靶向gB蛋白的广谱中和抗体16F9通过抑制膜融合实现α疱疹病毒跨属保护

《Nature Communications》：A broadly neutralizing antibody confers cross-genus protection against alphaherpesviruses by inhibiting gB-mediated membrane fusion

本研究报道了一种靶向α疱疹病毒糖蛋白B（gB）的广谱中和抗体16F9，该抗体通过识别gB Domain I的保守表位，有效抑制gHgL复合物与pre-gB的相互作用，阻断病毒膜融合过程。研究证实16F9对HSV-1、HSV-2和PRV等多种α疱疹病毒具有交叉保护作用，为开发广谱抗疱疹病毒药物和疫苗提供了新策略。论文发表于《Nature Communications》。

　　

疱疹病毒是全球范围内最具威胁的病毒家族之一，其中α疱疹病毒亚科包括单纯疱疹病毒1型（HSV-1）、2型（HSV-2）、水痘-带状疱疹病毒（VZV）等人类病原体，以及伪狂犬病毒（PRV）、牛疱疹病毒（BHV）等动物病原体。这些病毒不仅感染范围广，还能建立终身潜伏感染，随时可能复活引发疾病。更令人担忧的是，一些动物源性的α疱疹病毒（如PRV和BV）可能跨物种传播给人类，导致严重后果。

目前，疱疹病毒的防治面临巨大挑战。除VZV疫苗外，大多数疱疹病毒尚无有效疫苗。现有抗病毒药物（如阿昔洛韦等核苷类似物）存在耐药性、毒副作用且无法清除潜伏感染等问题。因此，开发能够广谱抑制疱疹病毒感染的新型干预策略迫在眉睫。

疱疹病毒的入侵过程需要至少四种核心糖蛋白的协同作用：gB、gD、gH和gL。其中gB被认为是膜融合蛋白，而gHgL复合物则作为入侵激活剂，使它们成为疱疹病毒疫苗研究的关键靶点。尽管gB在疱疹病毒中具有高度保守性，是开发广谱中和抗体的理想靶标，但目前已报道的gB靶向中和抗体均具有种属特异性，缺乏交叉保护能力。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，厦门大学夏宁邵、陈毅歆、郑清炳、李少伟和田克恭等团队报道了一种名为16F9的广谱中和抗体，该抗体能够跨属中和α疱疹病毒，为开发通用型抗疱疹病毒策略提供了新希望。

研究团队采用序贯免疫策略，首先使用PRV、HSV-1和VZV的gB DNA进行免疫，随后用相应的gB蛋白加强免疫，通过杂交瘤技术成功筛选出具有广谱中和活性的单克隆抗体16F9。关键技术方法包括：杂交瘤技术制备单克隆抗体、表面等离子共振（SPR）分析抗体亲和力、冷冻电镜（cryo-EM）解析抗体-抗原复合物结构、细胞膜融合实验验证中和机制、以及多种小鼠疾病模型评估体内保护效果。

Identification of alphaherpesviruses bnAb 16F9

研究团队通过系统发育分析发现，α疱疹病毒gB蛋白在Simplexvirus属和Varicellovirus属内具有较高同源性，而VZV与其他病毒同源性较低。通过序贯免疫策略，他们成功筛选出16F9抗体，该抗体能够有效结合多种α疱疹病毒的gB蛋白，包括BHV-5、CpHV-1、PRV、BV、HSV-1、HSV-2和BHV-2，亲和力达到纳摩尔水平。中和实验显示，16F9对BHV-1、PRV、HSV-1和HSV-2具有强中和活性，对FHV-1中和能力较弱，对VZV中和效果有限。

Cross-genus protection of the 16F9 against diverse alpha-herpesviruses in mice

动物实验结果表明，16F9在多种疾病模型中均表现出显著的保护效果。在HSV-1鼻内感染模型中，16F9治疗组小鼠体重保持稳定，存活率达到100%，而对照组全部死亡。在眼部感染模型中，16F9有效预防了疱疹性角膜炎的发生，保护小鼠免于死亡。皮肤感染模型显示16F9能完全预防带状疱疹样皮损的发生。新生儿感染模型中，16F9通过母体传递为幼鼠提供完全保护，显著提高HSV-1和HSV-2感染后的存活率。此外，16F9对PRV感染也表现出强大的治疗效果。

Structural basis for the broad-spectrum alphaherpesvirus neu-tralization of 16F9

冷冻电镜结构分析揭示了16F9的广谱中和机制。研究发现16F9与HSV-2、BV、PRV和VZV的gB蛋白复合物分辨率分别为2.18、2.18、2.78和3.12埃。16F9结合在gB三聚体的Domain I区域，该表位在α疱疹病毒中高度保守。对于HSV-2、BV和PRV gB，每个三聚体可结合三个16F9 Fab片段，而VZV gB仅能结合一个Fab片段，这解释了16F9对VZV亲和力较低的原因。

Structural conservation of the 16F9 binding site

结构比对显示，16F9表位在Simplexvirus属内（HSV-2与BV）具有高度结构保守性（RMSD为0.239埃），而在Varicellovirus属间（PRV与VZV）以及跨属比较中结构差异较大。16F9通过氢键与gB Domain I中的关键保守残基（R299、E300/D300、Q316等）相互作用。值得注意的是，16F9既能识别融合前（pre-fusion）也能识别融合后（post-fusion）状态的gB，这为其高效中和活性提供了结构基础。

Neutralizing mechanism of 16F9

机制研究表明，16F9通过阻断gHgL复合物与pre-gB的相互作用来抑制病毒膜融合。双分子荧光互补（BiFC）实验和免疫共沉淀（co-IP）证实，16F9能有效抑制gH与gB在细胞膜上的结合。荧光素酶报告基因实验显示，16F9显著降低了由gD、gH、gL和gB介导的细胞融合效率。这些结果说明16F9通过阻止gHgL对pre-gB的激活，从而抑制gB从融合前向融合后构象转变，最终阻断病毒与宿主细胞的膜融合过程。

本研究首次报道了一种具有跨属中和活性的α疱疹病毒广谱中和抗体16F9，该抗体通过靶向gB蛋白Domain I的保守表位，有效抑制病毒膜融合过程。研究不仅阐明了16F9的分子作用机制，还在多种疾病模型中验证了其治疗潜力，为开发广谱抗疱疹病毒药物和疫苗提供了重要理论基础和实践依据。该研究发现的意义在于：首先，揭示了gB Domain I作为广谱中和抗体靶点的可行性；其次，证明了针对病毒入侵机制的广谱干预策略的可行性；最后，为应对疱疹病毒跨物种传播风险提供了新的解决方案。这些发现不仅对疱疹病毒研究领域有重要推动作用，也为其他病毒家族的广谱抗病毒策略开发提供了宝贵借鉴。