著名结构生物学家发表HIV疫苗重要成果

一项新的研究中，由美国斯克里普斯研究所（TSRI）科学家带领的一个研究团队，跟踪了抗HIV抗体的一个家族，如何随着时间的推移而发展。研究表明，未来我们可能研发出一种疫苗，触发免疫系统更有效地产生这些抗体。这项研究结果发表于2015年12月15日的《Immunity》杂志。

　　

生物通报道：从蜘蛛侠Peter Parker的致命蜘蛛咬伤，到Arthur国王在他统治时期开始时拔出石头中的宝剑，人人都想知道一个英雄的故事来源。

在这则新闻中，我们的英雄是来自我们身体免疫系统的强有力的抗体，结合并中和艾滋病病毒——这个故事可以带来一种疫苗对抗艾滋病。延伸阅读：PNAS：一些HIV疫苗为何产生反效果？

在一项新的研究中，由美国斯克里普斯研究所（TSRI）科学家带领的一个研究团队，跟踪了这些抗HIV抗体的一个家族，如何随着时间的推移而发展。研究表明，未来我们可能研发出一种疫苗，触发免疫系统更有效地产生这些抗体。

TSRI综合结构和计算生物学系主任、结构生物学教授Ian Wilson指出：“如果你能通过接种疫苗产生这些抗体，这可能将是预防HIV的一个非常美妙的开始。”这项研究结果发表于2015年12月15日的《Immunity》杂志。

训练有素的抗体
在新兵训练营里，士兵们需要时间来磨练他们对特定威胁的反应。同样，免疫系统细胞也需要时间来识别特定病毒的弱点并招募突变的抗体，从而调整它们的结构，以更好地结合并中和病毒。

在一个被称为PGT121的 HIV靶向抗体的情况中，抗体需要大约两年的时间，才能足够成熟来对抗HIV病毒。然而，这种延迟过长，不能有效的防止感染，但是，这些抗体的存在，却激励着科学家，试图找到方法来利用它们在疫苗中的力量。

在这项新的研究中，科学家们研究了PGT121家族的早期发展阶段，特别是在PGT122和PGT124分支。这些抗体引起了科学家的关注，因为它们具有“广泛的中和性”，从而意味着它们可以阻止许多快速变异的病毒株。它们也有一种特殊的能力，能靶定一种称为艾滋病毒包膜糖蛋白的病毒机器，这种机器使得病毒能够结合并穿透宿主细胞。

使用高分辨率的成像技术，研究人员绘制出了这些抗体的结构，在它们“新兵训练营”的选择点，与艾滋病毒包膜糖蛋白结合。他们发现，不同分支的抗体发展出不同的策略，来规避艾滋病毒的防御。

索取CellASIC-微流控活细胞芯片资料，真实记录细胞对环境变化的反应

抗HIV的军备竞赛
抗体的主要障碍是HIV的聚糖盾牌——位于HIV包膜糖蛋白上的一层糖，保护它免受身体的抗体攻击。

本文第一作者、TSRI研究助理Fernando Garces说：“病毒总是试图逃避免疫系统，免疫系统通过抗体试图追赶它。是什么让PGT121抗体家族如此特别？因为它找到了某种方式反击病毒，而许多其他家族的抗体不能这样做。”

在这项新研究中的图像显示，PGT121抗体家族，通过紧紧抓住其中一个多聚糖（称为N332聚糖）以及HIV包膜糖蛋白的一个短段（称为GDIR基序），将它们转化为合作伙伴，而开始了攻击。

从那里，研究人员发现，这个抗体家族发展出略有不同的策略。而来自PGT122分支的抗体发生突变，吸引其他周边的多糖（N137多糖），PGT124分支似乎做同样的事情，但是通过旋转和歪向靶定HIV包膜糖蛋白下面，避免了多糖盾牌的其他元素。

有趣的是，如果研究人员将N137糖从HIV上去除，抗体就立即表现得像训练有素的抗体，不需要两年的训练营。Wilson说：“这表明，可能的策略是，通过接种疫苗产生这些抗体。”

如果科学家能设计一个缺乏这种N137聚糖的分子，他们也许能够促使一种更快的抗体反应。一旦抗体反应被启动，他们可以再次添加这种糖，并尝试让抗体成熟，对抗病毒的更原生形态。

这项新的研究也显示了艾滋病毒包膜蛋白的一个非常完善的三维图像。这个详细的HIV三聚体结构，将有助于研究人员设计HIV疫苗。

（生物通：王英）

注：Dr. Ian Wilson教授是国际著名结构生化学家，他也是上海科技大学特聘教授，所领衔的抗体结构学实验室，致力于研究机体先天性免疫应答与适应性免疫应答的复杂调控机制。研究内容包括先天性免疫系统模式识别受体分子的胞内运输调控、活化机 制以及针对人免疫缺陷性病毒(HIV-1)的广谱中和抗体 (bNAbs)研究和疫苗设计等。在Cell、Science、Nat Struct Mol Biol和Immunity等著名学术期刊发表论文多篇。

生物通推荐原文摘要：
Affinity Maturation of a Potent Family of HIV Antibodies Is Primarily Focused on Accommodating or Avoiding Glycans
Summary: The high-mannose patch on the HIV-1 envelope (Env) glycoprotein is the epicenter for binding of the potent broadly neutralizing PGT121 family of antibodies, but strategies for generating such antibodies by vaccination have not been defined. We generated structures of inferred antibody intermediates by X-ray crystallography and electron microscopy to elucidate the molecular events that occurred during evolution of this family. Binding analyses revealed that affinity maturation was primarily focused on avoiding, accommodating, or binding the N137 glycan. The overall antibody approach angle to Env was defined very early in the maturation process, yet some variation evolved in the PGT121 family branches that led to differences in glycan specificities in their respective epitopes. Furthermore, we determined a crystal structure of the recombinant BG505 SOSIP.664 HIV-1 trimer with a PGT121 family member at 3.0 Å that, in concert with these antibody intermediate structures, provides insights to advance design of HIV vaccine candidates.