PNAS：登革病毒疫苗的新靶点

研制一种有效对抗四种类型登革病毒的疫苗，一直以来都困扰着科学家们。在最近的《PNAS》杂志上发表的一项最新研究中，北卡罗来纳大学的研究人员发现了一个登革病毒人类抗体的新靶点，为登革病毒疫苗的研制提出了新的见解。

　　

生物通报道：几十年来，研制一种有效对抗四种类型登革病毒的疫苗，一直困扰着科学家们。目前，北卡罗来纳大学（UNC）的研究人员发现了一个登革病毒人类抗体的新靶点，可能是这种世界上最普遍的蚊媒病的关键所在。
    研究人员利用登革病毒领域的一种新实验技术，表明天然人类抗体能够在一个蛋白两个区域相连接的分子铰链区域，与登革病毒3型结合并禁用它。相关研究结果发表在最近的《PNAS》杂志，表明在原发感染后，大部分禁用病毒的人类抗体结合到了铰链区。
    这项研究首次展示，如何通过遗传学方法，将这些结合位点（仅由25个氨基酸构成）的氨基酸，替换为另一种登革病毒类型的氨基酸，而不破坏病毒的完整性。本文的通讯作者、UNC医学院的微生物和免疫学教授de Silva指出，这使我们得以深刻地理解“人类抗体如何发挥作用”，并且可能有很多转化方面，可为其他疾病疫苗的制备带来新方法。

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目前，研究人员正与两家医药公司合作，来检验潜在的登革疫苗在临床试验中的有效性。如果这些疫苗不能与其分子铰链结合，那么这些疫苗的有效性可能会比预期的差，尤其是随着时间的推移。
    每年，登革病毒在全球感染大约3.9亿人，在全球热带和亚热带地区非常常见。整个美国东南部都存在可能携带登革病毒的蚊子。Baric认为，登革热在美国南部的再度出现只是一个时间问题，因此研制有效的疫苗和疗法，是优先考虑的一个关键而长远的公共健康问题。
    由于一种称为“抗体依赖性增强”的现象，很难研制一种真正有效的登革疫苗。感染一种登革病毒类型的人，通常会产生一种天然的免疫反应，清除体内病毒，防止相同类型病毒的重复感染。但是，如果人感染了第二种登革病毒类型，因为第一次的免疫反应，病毒就会增强。结果可能是严重的登革出血热，这可能是致命的。
    因此，只为一类登革病毒提供免疫力的疫苗，会使其它类型的登革病毒更加致命和危险。2011年，在泰国进行了一种登革疫苗的第一项大型临床试验，这种疫苗是所有四种登革病毒的混合物。但是因为一些目前尚不清楚的原因，这种疫苗只有部分的保护性。还没有证据表明这种疫苗能保护人们免于同年爆发的登革病毒2型。
    为了研究登革病毒，研究人员从受感染的斯里兰卡人和美国人收集了样本，这些人都是在出国时染上该病。研究人员通过这些样本发现，人类抗体与小鼠抗体是不同的，小鼠抗体已成为疫苗发展的基础。他们发现，小鼠抗体粘附在形成病毒外壳的蛋白质的一个区域。人类抗体很少识别这个区域；相反，人类抗体结合到不同的区域——外壳蛋白的两部分的连接区域，研究人员称这个区域为抗原表位铰链。抗原表位是人类抗体所结合的外源物质的任何一部分。

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    为了证明铰链的重要性，研究人员利用主要的诺如病毒和冠状病毒作为模型，开发出操纵病毒基因的新方法，从而解开了结构复杂、非线性的25氨基酸铰链结构域，并将其从登革病毒3型颗粒中移出。然后，研究小组开发出从DNA克隆中重新获得登革病毒的策略，用一种来自登革4型的25氨基酸复制链，替代登革病毒3型的铰链。最终，研究人员基本上将登革病毒3型转换为登革病毒4型。
    基因突变病毒能够在细胞培养和灵长类动物中存活和生长。然后，研究人员用登革病毒3型抗体接触突变病毒，这种抗体通常能与登革病毒3型结合，但是它们对转基因的登革病毒却没有影响。然后，研究人员在细胞株中发现，直接对抗登革病毒4型的抗体能够禁用这种病毒。该研究小组与波多黎大学的研究人员合作并表明，新病毒感染的灵长类动物产生了对抗登革病毒4型的抗体。
    Baric指出，这些结果相当于一个典范转移，告诉我们，我们认为很重要的抗原表位，的确是抗体结合的主要位点。如果抗体能够结合病毒的其它部位，那么其对登革病毒3型的防护性就会下降。一些抗体就会与这些其它部位结合，并提供一定程度的防护。但是，我们却看到了防护性的完全丧失。
    研究人员用登革病毒1型和3型进行了类似的实验。如果他们能够从每种登革病毒类型中分离出主要的抗原表位，那么他们就可以对具有所有四种抗原表位的病毒，进行基因改造。所得结果可能成为对抗所有四种登革病毒类型的疫苗的基础。
    研究人员利用其研究结果来探讨为什么抗体会结合到一个特定的抗原表位，而没有结合到其它部位。这些信息将为如何设计有效的疫苗提供更多的见解。
    这项研究也可以转化到其它疫苗领域。总体思路是，现在可以使一个复杂的蛋白相互作用位点，从一个病毒移动到另外一个病毒上。例如，抗原表位可以从丙型肝炎病毒移动到麻疹疫苗中用到的活病毒上。这种新型嵌合病毒，可同时保护人们预防丙型肝炎和麻疹。
    de Silva补充，也许我们甚至不需要一种病毒，只需要研制已知能够与抗体结合的抗原表位，就可以作为一种疫苗。（生物通：王英）

生物通推荐原文摘要：
Identification of human neutralizing antibodies that bind to complex epitopes on dengue virions
Abstract：Dengue is a mosquito-borne flavivirus that is spreading at an unprecedented rate and has developed into a major health and economic burden in over 50 countries. Even though infected individuals develop potent and long-lasting serotype-specific neutralizing antibodies (Abs), the epitopes engaged by human neutralizing Abs have not been identified. Here, we demonstrate that the dengue virus (DENV)-specific serum Ab response in humans consists of a large fraction of cross-reactive, poorly neutralizing Abs and a small fraction of serotype-specific, potently inhibitory Abs. Although many mouse-generated, strongly neutralizing monoclonal antibodies (mAbs) recognize epitopes that are present on recombinant DENV envelope (E) proteins, unexpectedly, the majority of neutralizing Abs in human immune sera bound to intact virions but not to the ectodomain of purified soluble E proteins. These conclusions with polyclonal Abs were confirmed with newly generated human mAbs derived from DENV-immune individuals. Two of three strongly neutralizing human mAbs bound to E protein epitopes that were preserved on the virion but not on recombinant E (rE) protein. We propose that humans produce Abs that neutralize DENV infection by binding a complex, quaternary structure epitope that is expressed only when E proteins are assembled on a virus particle. Mapping studies indicate that this epitope has a footprint that spans adjacent E protein dimers and includes residues at the hinge between domains I and II of E protein. These results have significant implications for the DENV Ab and vaccine field.