上海巴斯德所等在針對(duì)腸道病毒D68型的高效單抗療法研究中取得進(jìn)展
5月18日,Nature Communications在線(xiàn)發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海巴斯德研究所研究員黃忠課題組和中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心(生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所)研究員叢堯課題組、廣州市婦女兒童醫(yī)療中心教授龔四堂課題組的合作研究論文Functional and structural characterization of a two-MAb cocktail for delayed treatment of enterovirus D68 infections。
腸道病毒D68型(EV-D68)是小RNA病毒科腸道病毒屬D族成員。除原型株Fermon外,現(xiàn)流行的EV-D68毒株可分為A-D四個(gè)基因型別。EV-D68與兒童中的嚴(yán)重呼吸道感染、急性遲緩性脊髓炎(AFM)密切相關(guān)。在過(guò)去的十年中,EV-D68已在全世界范圍內(nèi)流行,EV-D68已成為重要的全球公共健康問(wèn)題,尚無(wú)有效疫苗和藥物。
科研人員針對(duì)EV-D68病毒樣顆粒制備出兩個(gè)單抗2H12和8F12。這兩個(gè)單抗在抗原結(jié)合上有明顯偏好性,2H12更高效地結(jié)合免疫原—病毒樣顆粒(空心的膨脹構(gòu)象),而單抗8F12更高效地結(jié)合成熟病毒顆粒(實(shí)心的緊湊構(gòu)象)。2H12和8F12在中和不同型別EV-D68毒株上也有明顯偏好性,而雙抗體組合表現(xiàn)出平衡、高效的中和(圖A)。此外,雙抗體組合可以在小鼠中賦予比單個(gè)單抗更廣譜的保護(hù),并在感染發(fā)病時(shí)(3天)給藥依然有效(圖B-C)。研究表明,兩個(gè)抗體主要在病毒吸附細(xì)胞前起作用(圖D),并能阻止病毒與唾液酸受體作用介導(dǎo)的紅細(xì)胞凝集的發(fā)生,提示抗體結(jié)合可以阻斷受體結(jié)合。
抗體8F12與EV-D68成熟病毒復(fù)合物的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)表明,8F12與病毒的峽谷區(qū)(canyon)結(jié)合,進(jìn)而對(duì)唾液酸受體結(jié)合產(chǎn)生空間位阻,并且該區(qū)域是未報(bào)道過(guò)的EV-D68抗原位點(diǎn)(圖E-F)。此外,在對(duì)抗體2H12與EV-D68成熟病毒復(fù)合體進(jìn)行冷凍電鏡研究過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)2H12結(jié)合可使一部分EV-D68病毒顆粒碎掉,暗示2H12可以損害病毒顆粒完整性,影響其感染性。對(duì)EV-D68/2H12的進(jìn)一步三維分組和重構(gòu)獲得了三個(gè)不同的構(gòu)象狀態(tài),命名為S1、S2和S3(圖G-I)。S1中的病毒顆粒采用成熟病毒構(gòu)象(圖G,J),與8F12復(fù)合物中的結(jié)構(gòu)相似。與S1相比,S2和S3中的病毒存在明顯的構(gòu)象差異,包括病毒顆粒的膨脹、二次軸空洞的打開(kāi)、病毒RNA基因組的減少(S3狀態(tài))(圖G-O),說(shuō)明2H12結(jié)合可以觸發(fā)過(guò)早的病毒脫衣殼,影響其感染性。S3狀態(tài)是一種未報(bào)道過(guò)的脫衣殼中間體,可能發(fā)生在從135S A顆粒(帶有病毒RNA的經(jīng)典脫衣殼中間體)到80S空顆粒(沒(méi)有基因組RNA)的過(guò)渡中。
該研究揭示出一對(duì)獨(dú)特的EV-D68中和性單抗,其表位相似,但結(jié)合特性、中和特性、作用機(jī)制不同。這對(duì)抗體的組合可作為抗人類(lèi)中EV-D68感染的廣譜治療劑進(jìn)行進(jìn)一步開(kāi)發(fā),具有重要的理論意義和臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。
上海巴斯德所副研究員張超、分子細(xì)胞卓越中心博士研究生徐聰、上海巴斯德所畢業(yè)博士生代文龍為論文并列第一作者。黃忠、叢堯、龔四堂為論文共同通訊作者。研究工作得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(B)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、傳染病國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科技重大專(zhuān)項(xiàng)及上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人、中科院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等的支持。研究工作還得到國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究(上海)設(shè)施冷凍電鏡系統(tǒng)的協(xié)助。
?。ˋ)單抗2H12、8F12及其組合的中和譜差異。(B-C)單抗對(duì)感染EV-D68 B型和D型臨床株的小鼠的治療功效。(D)病毒吸附細(xì)胞前和吸附后的抗體抑制實(shí)驗(yàn),提示單抗主要在吸附前階段發(fā)揮作用。(E)EV-D68/8F12復(fù)合物的冷凍電鏡密度圖。(F)二維投影說(shuō)明8F12在病毒表面上的“足印”,與唾液酸受體的結(jié)合位點(diǎn)有重疊。(G-I)EV-D68/2H12的冷凍電鏡結(jié)構(gòu),包括三種不同狀態(tài)(即S1、S2和S3),說(shuō)明2H12可以誘導(dǎo)病毒變構(gòu)。(J-L)EV-D68/2H12三種狀態(tài)病毒衣殼的二次軸區(qū)域的結(jié)構(gòu)差異,顯示S2和S3二次軸孔洞被打開(kāi)。(M-O)EV-D68/2H12三種狀態(tài)密度圖的中央切片,顯示S3所含病毒RNA量顯著降低,提示抗體2H12可以誘導(dǎo)病毒提前脫衣殼。
來(lái)源: 上海巴斯德研究所


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