首次從中國病人體內分離出“青少年”HIV中和抗體
在一項新的研究中，來自中國疾病預防控制中心、北京大學、南開大學和美國斯克利普斯研究所(TSRI)等機構的研究人員描述了有史以來首個在一類強效地抵抗HIV的免疫分子中發(fā)現(xiàn)的未成熟的或者說“青少年(teenage)”抗體。論文通信作者為TSRI生物學家Jiang Zhu和中國疾病預防控制中心艾滋病首席專家邵一鳴(Yiming Shao)。論文第一作者為TSRI研究員Yajing Chen、Leopold Kong(之前在TSRI，現(xiàn)在在美國國家衛(wèi)生研究院)、Linling He和中國疾病預防控制中心科學家Bin Ju、Jiandong Liu和Li Ren。
相關研究結果于2016年4月5日在線發(fā)表在Immunity期刊上，而且將作為封面文章發(fā)表，論文標題為“Key gp120 Glycans Pose Roadblocks to the Rapid Development of VRC01-Class Antibodies in an HIV-1-Infected Chinese Donor”。
Zhu說，“這確實是首個例子說明我們如何返回到真正的早期階段來觀察這種抗體譜系(antibody lineage)是如何產(chǎn)生和能夠形成的。”
這種對抗HIV抗體的進化和關鍵特征的新認識可能有助研究人員設計一種抵抗AIDS(由HIV病毒導致的獲得性免疫缺陷綜合征，俗稱艾滋病)的疫苗。(相關新聞報道：Science：大多數(shù)人都有潛力產(chǎn)生廣泛中和HIV抗體，助推制定新的疫苗策略)
靶向HIV
HIV很難治療，這是因為這種病毒快速突變，而且有一套堅固的防御機制---包括在它的包膜糖蛋白gp120表面上的多聚糖分子(glycan)保護物。這些糖蛋白是HIV病毒用來初步接觸和隨后感染人宿主細胞的結構復合體。(相關新聞報道：Science：HIV重大突破!史上最詳細HIV包膜三維結構出爐!)
因為HIV對人免疫系統(tǒng)帶來重大挑戰(zhàn)，所以科學家們不能夠采用傳統(tǒng)方法設計疫苗。Zhu解釋道，相反，他們利用來自HIV陽性病人的罕見有效抗體作為向導，采用“反向工程(reverse engineer)”方法設計合適的候選疫苗。
這項新研究中所使用的抗體來自一名中國HIV病人。這名病人被科學家們稱為“精英(elite)”控制者，這意味著這名病人的免疫系統(tǒng)成功地產(chǎn)生具有一定抵抗HIV能力的抗體。
在中國疾病預防控制中心篩選上百名中國HIV病人中，這名病人屬于所評估的中和HIV能力前5%的群體。
從基因角度而言，在這名供者體內發(fā)現(xiàn)的這種青少年抗體類似于VRC01級別抗體的成員。其中VRC01級別抗體是廣泛中和抗體，之所以如此命名，是因為它們能夠靶向作用于很多HIV毒株的關鍵性脆弱位點。
但是這種新發(fā)現(xiàn)的青少年抗體缺乏VRC01級別抗體的一個關鍵結構特征。Zhu說，“這種抗體有一種有些怪異的結構特征。”
對這種青少年抗體的基因和結構的進一步研究證實它是成熟VRC01級別抗體的前體分子，換言之，它代表著這類HIV殺傷性抗體進化的一個中間階段。
Zhu將這種抗體稱作“青少年”抗體，并且說道，它給科學家們提供一種獨特的視角來認識促進免疫系統(tǒng)有效地靶向作用于HIV所需的步驟。
指導抗體開發(fā)
研究人員在5年多前研究來自這名中國病人的樣品，這項研究開始于2006年，當時Zhu說，這種抗體在VRC01級別抗體進化上處于“幼兒(toddler)”階段。每種樣品表明這種抗體處于不同的進化階段，從而讓研究人員知道如何可能利用疫苗觸發(fā)這些抗體產(chǎn)生。
Zhu和他的同事們吃驚地發(fā)現(xiàn)這種抗體在2006年到2008年期間快速地進化，獲得抵抗HIV所需的很多特征。之前的研究提示著VRC01級別抗體需要花費長達10到15年的時間產(chǎn)生有用的特征，而這一發(fā)現(xiàn)有力地反駁了這一點。
Zhu說，這一發(fā)現(xiàn)是鼓舞人心的，這是因為HIV疫苗也需要促進人體快速地制造抗體。
當設計自己的抗體時，研究人員也觀察到一種他們將不得不克服的障礙：相對于成熟的VRC01級別抗體，這種青少年VRC01級別抗體在一種位點上具有一種稍微較長的氨基酸鏈，而且這種氨基酸鏈與gp120糖蛋白表面上的多聚糖保護物發(fā)生沖突，從而阻止這種抗體有效地中和HIV病毒。
研究人員成功地調整這種未成熟的抗體而讓它變成一種廣泛中和抗體。Zhu說，“只有擁有這些VRC01級別抗體特征中的一些，一種青少年抗體就能夠變成HIV的殺手。”
研究人員也注意到這是首次從一名亞洲病人體內分離出VRC01級別抗體，之前的VRC01級別抗體來自非洲人或白種人病人。這意味著不同遺傳背景的人們可能受益于一種利用人體制造VRC01級別抗體能力的疫苗。
Zhu說，“這對于開發(fā)一種通用的HIV疫苗可能是比較重要的。”