The Innovation | 针对黄热病毒的高效抗体及超级中和表位

导

读

传染病一直是人类健康的重大威胁，蚊媒可以携带并传播病原从而引起人类疾病，其中很重要的一类病毒是黄病毒，如黄热病毒、寨卡病毒、登革病毒等。随着国际间频繁的交流往来，一些传染病不再局限于某一地区，任何地方都有可能成为下一个疫区。因此，我们应加强抗病毒手段的研发，抗体因其疗效强、特异高、副作用低等特点，成为传染病防治的有力武器。

图1 图文摘要

黄热病毒（yellow fever virus，YFV）是引起黄热病的病原体。人感染后严重时会出现出血热，甚至死亡。尽管已有减毒疫苗（YFV 17D），但疫苗短缺和接种率不足导致疫情频繁暴发，非免疫个体仍处于危险之中。近几年，巴西、安哥拉和刚果民主共和国等地暴发黄热病，已造成数百人死亡，中国在2016年也曾有多例输入病例。由于亚洲存在传播该病毒的埃及伊蚊，且随着全球化进程的加快，YFV传入亚洲等地区的风险也在不断增大。

迄今为止，感染黄热病毒后，临床上尚没有可用于治疗该疾病的特效药物。中和抗体已被证明是抗病毒治疗的有效手段，包括新冠病毒、人免疫缺陷病毒、埃博拉病毒等。E蛋白是黄病毒表面最重要的囊膜蛋白之一，负责识别细胞表面的受体，促进病毒囊膜与细胞膜发生融合，因而成为中和抗体的重要靶点。

本研究采集黄热病康复患者的外周血，分离外周血单核细胞，以YFV的E蛋白为“诱饵”钓取特异性的记忆性B细胞，用特异性引物扩增获得抗体序列，最终获得8株结合YFV-E的抗体。首先，对抗体结合的表位进行分类，同时对亲和力和特异性进行测定，发现这8株抗体被分为3组，表明识别3个不同表位，其中第2组抗体特异性结合YFV-E蛋白；其次，体外中和实验表明，第2组的5个抗体具有强中和活性（半数抑制浓度（IC₅₀）<0.1 μg/mL），尤其YD6和YD73，具有超强中和活性（IC₅₀<0.01 μg/mL），而第1组和第3组抗体的中和活性略差（IC₅₀>0.1 μg/mL）（图2）。

图2 抗体分组及其中和活性

进一步，从注射剂量和时间上评估了YD6和YD73在小鼠模型上的保护效果。发现小鼠感染病毒24 h后，注射5 mg/kg的YD6和YD73，小鼠存活率为100%；注射0.5 mg/kg 的YD6和YD73，小鼠的存活率仍达80%。当注射剂量为25 mg/kg时，YD6在小鼠感染病毒96 h后注射，小鼠存活率为100%；YD73在病毒感染72 h后注射，小鼠存活率为100%。以上结果表明YD6与YD73具有高效的体内保护效果。

为了阐述抗体的作用机制，解析了YD6和YD73与YFV-E蛋白的复合物结构，发现二者的结合位点与病毒prM蛋白结合位点存在重叠，并且通过功能实验验证两株抗体既可以结合融合前也可以结合融合后的E蛋白，通过“双锁”机制发挥中和作用（图3）。

图3 PrM (A) 与5A (B)、YD6(C)、YD73(D) 结合YFV-E的区域

此外，进一步功能实验表明二者的结合位点是黄热病毒的一个超级中和表位，即识别该表位的抗体在黄热病康复患者体内的含量很少，但却发挥了高效中和作用（图4）。

图4 康复患者血清中靶向超级表位的抗体含量低但发挥高效的中和作用。(A) 血清中结合YFV E-WT、E-W101R或E-9-mutants的抗体含量；蛋白 YFV E-WT、E-W101R或E-9-mutants吸收血清中抗体后，(B) 血清中剩余抗体与YFV E-WT的结合 ；(C) 血清中剩余抗体的中和活性。

综上所述，本研究筛选到两株针对黄热病毒的高效中和抗体，向临床提供了预防或治疗黄热病的候选药物，并从分子层面对其作用机制进行解析，发现了一个超级中和表位，为以表位为基础的疫苗设计提供一个理想靶点。

总结与展望

黄热病毒致死率较高，对未接种疫苗的人群具有很大的威胁，抗体药物在实际应用中具有很高的价值。对抗体的研究除了疗效外，也应关注其作用机制，并在此基础上对抗体进行改造，如基于AI的抗体设计、构建双/多特异性抗体、偶联化合物等，可以更进一步发挥其功能优势。

责任编辑

陈亦皇  温州大学

薛翊国  山东大学

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(22)00119-9

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第三卷第六期以Article发表的“A neutralizing-protective supersite of human monoclonal antibodies for yellow fever virus” (投稿: 2022-03-21；接收: 2022-08-21；在线刊出: 2022-09-14)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2022.100323

引用格式：Li Y., Chen Z., Wu L., et al. (2022). A neutralizing-protective supersite of human monoclonal antibodies for yellow fever virus. The Innovation. 3(6),100323.

作者简介

高 福，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、非洲科学院院士、美国国家科学院外籍院士、英国皇家学会外籍会士。现任国家自然科学基金委员会副主任、中国科学院微生物研究所研究员、中国科学院病原微生物与免疫学重点实验室主任。主要从事病原微生物跨宿主传播、感染机制与宿主细胞免疫研究以及公共卫生政策与全球健康策略研究。在SCI国际刊物上发表多篇论文（包括Cell, Nature, Science等）。荣获2022年度第三世界科学院讲演奖、求是杰出科技成就集体奖、香港大学百周年杰出中国学者、俄罗斯“Gamaleya奖章”、日本日经亚洲奖（Nikkei Asia Prize）、发展中国家科学院（TWAS）基础医学奖等。

http://www.im.cas.cn/jgsz2018/yjtx/zgkxybywswymyxzdsys/202101/t20210120_5873142.html

严景华，中国科学院微生物研究所研究员，博士生导师。中国生物工程学会常务理事及抗体工程专委会主任委员；中国生化制药工业协会重组药物分会专家委员会副主任委员。2019年“求是杰出科技成果集体奖”获得者，第二届全国“创新争先”奖状获得者；全国抗击新冠肺炎疫情先进个人、全国抗击新冠肺炎疫情三八红旗集体获得者。主要研究方向（1）抗体筛选与免疫治疗；（2）基于蛋白三维结构及抗原表位新型疫苗设计及研发。在Cell，Nature, Science等SCI杂志发表论文100多篇。

https://www.im.cas.cn/jgsz2018/yjtx/zgkxybywswymyxzdsys/201811/t20181109_5168596.html

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