深圳先進(jìn)院等在預(yù)防登革熱疫苗研究中取得進(jìn)展

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黃病毒是一種可通過蚊子等昆蟲迅速傳播的世界流行性病毒，而登革病毒（DENV，包括1-4四種血清亞型）及寨卡病毒（ZIKV）為主要病原，目前尚無有效疫苗，病人感染后可能觸發(fā)名為“登革出血熱”等可致死性癥狀，同時(shí)病毒還能引起包括中樞抑制、嗜睡、意識模糊、癲癇發(fā)作、腦膜炎、脊髓炎、腦炎或腦病等嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥；而寨卡病毒則會造成出生兒的小頭癥或者其他腦部畸形癥狀?，F(xiàn)行治療手段多以對癥治療為主，需研發(fā)相關(guān)特效藥，其中抗體為相關(guān)研究的熱點(diǎn)，特別是針對病毒的交叉中和抗體。

近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所腦信息中心/中國科學(xué)院深圳理工大學(xué)（暫定名）生命健康學(xué)院研究員張小康團(tuán)隊(duì)與法國巴斯德研究所、英國牛津大學(xué)以及美國加州大學(xué)洛杉磯分校合作，在疫苗研究方面取得進(jìn)展。此前，利用多種前沿生物物理技術(shù)，張小康在解析登革全病毒高分辨結(jié)構(gòu)后(2013 NSMB)，繼而鉆研抗病毒疫苗設(shè)計(jì)，解析了包括登革寨卡在內(nèi)的多種病毒粒子抗體結(jié)合的高分辨結(jié)構(gòu)(2015 NI)。

該研究中，通過擁有廣泛中和潛力的C10單價(jià)抗體對病毒進(jìn)行結(jié)合能力和中和能力實(shí)驗(yàn)，研究人員發(fā)現(xiàn)其僅對ZIKV和DENV1仍具有中和活性，而對其它類型則失去了抗原中和能力。為解釋該現(xiàn)象，研究首先通過體細(xì)胞超突變恢復(fù)突變，以及抗體與表位互補(bǔ)位的丙氨酸掃描突變驗(yàn)證了病毒互補(bǔ)位對于突變的耐受穩(wěn)定性；隨后通過X射線晶體衍射技術(shù)分別解析了多種抗原抗體復(fù)合物結(jié)構(gòu)，對每個(gè)最小非對稱單元中的E蛋白單體結(jié)合單價(jià)C10抗體復(fù)合結(jié)構(gòu)RMSD值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)ij loop上發(fā)夾結(jié)構(gòu)（ij loop hairpin）的多種構(gòu)象（圖1）。?為進(jìn)一步解釋這種具體影響，研究解析了DENV-2病毒顆粒結(jié)合C10 scFV的復(fù)合體3.3埃分辨率冷凍電鏡結(jié)構(gòu)（圖2）。發(fā)現(xiàn)僅在病毒二十面體5次軸和3次軸附近的表位存在結(jié)合，而缺失在2次軸表位的結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)，該現(xiàn)象由附近結(jié)構(gòu)中N67位點(diǎn)糖基化導(dǎo)致，為躲避圖中粉色五角星標(biāo)示的糖基化位點(diǎn)，DENV2-4中相應(yīng)方向均背離N67糖基化位點(diǎn)偏離。相比之下，由于ZIKV沒有該位點(diǎn)，所以并未受此影響（圖3）。進(jìn)一步分析表明，抗體HCDR3環(huán)在其它幾種病毒中的擺動(dòng)導(dǎo)致部分表位無法結(jié)合。

　　研究總結(jié)了以往抗體抗原結(jié)合的各種情況，提出表位疫苗設(shè)計(jì)不應(yīng)僅關(guān)注表位互補(bǔ)，還應(yīng)增加對于表位拓?fù)浞植夹畔⒌年P(guān)注這一創(chuàng)新性觀點(diǎn)，為將來表位疫苗設(shè)計(jì)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。中科院院士、中國疾控中心主任高福表示這一研究顯示抗原表位的幾何分布賦予抗體特殊的廣泛中和能力，該結(jié)果不僅說明了互補(bǔ)位/表位互補(bǔ)性的重要性，還強(qiáng)調(diào)了疫苗設(shè)計(jì)應(yīng)以以表位的拓?fù)浞植紴橹攸c(diǎn)，揭示了抗病毒疫苗設(shè)計(jì)的嶄新策略；華盛頓大學(xué)藥物化學(xué)系副教授Kelly K. Lee評論該研究為廣泛中和抗體如何克服抗原及構(gòu)象變化提供了新見解。

　　相關(guān)研究成果以The epitope arrangement on flavivirus particles contributes to Mab C10’s extraordinary neutralization breadth across Zika and dengue viruses為題，發(fā)表在Cell上。研究工作得到中科院、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院的資助。

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