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为探究抗 A 群链球菌（GAS）抗体特性，隆德大学研究人员开展相关研究，揭示其抗原组特征及免疫反应复杂性，助力疫苗研发。
在微生物感染的战场上，免疫球蛋白 G（IgG）可谓是免疫系统的一员 “猛将”。它能与病毒、细菌病原体表面以及可溶性毒素紧密结合，凭借 Fab 片段精准识别微生物蛋白和多糖上的表位，进而中和病原体，阻止它们黏附、入侵宿主细胞，保护机体免受侵害。同时，抗原结合后的 IgG 还能激活经典补体途径，引发抗体依赖的细胞毒性（ADCC）和抗体依赖的细胞吞噬作用（ADCP）等免疫反应，这些功能都与 Fc 片段的结构，尤其是 Fc 亚类和糖基化修饰密切相关。
在抗菌免疫过程中，多克隆 IgG 能靶向病原体上的多种抗原和多个表位，比单克隆 IgG 提供更广泛的保护。然而，想要在系统层面全面了解多克隆抗体的特性，包括抗原库、结合表位、亚类分布、糖基化模式和效应功能，却困难重重。这种对 IgG 结构和功能的认知不足，阻碍了对主要人类病原体免疫相关性的研究，也使得抗菌疫苗的研发举步维艰。
近年来，反向疫苗学推动了系统抗原组学的发展，它能利用注释基因组数据、新型表面展示技术和蛋白质组学流程来鉴定微生物抗原。但该方法主要聚焦于抗原识别，对抗体除 Fab 结合外的其他特性研究较少。同时，组学技术的进步催生了系统血清学，它能分析抗体的多种特征和功能，不过通常依赖预先选定的抗原。而质谱（MS）技术虽强大，但系统抗原组学和系统血清学常独立应用，无法有效关联抗原特异性与抗体功能反应。
为了攻克这些难题，来自隆德大学（Lund University）的 Alejandro Gomez Toledo、Sounak Chowdhury 等研究人员另辟蹊径，将系统抗原组学和系统血清学巧妙结合，开发出一种综合、自动化且定量的工作流程。他们以 A 群链球菌（Group A streptococcus，GAS）为研究对象，深入剖析人体血浆中抗 GAS 的 IgG 抗体，相关研究成果意义重大，为理解链球菌免疫和疫苗研发提供了新方向。该研究成果发表于Nature Communications期刊。
研究人员在此次研究中采用了多种关键技术方法。在样本采集方面，收集了健康供体、GAS 菌血症患者的血浆样本，以及相关伦理委员会批准下的其他临床样本。在蛋白分离与分析上，运用生化分级技术获取 GAS 不同细胞部位的蛋白，通过亲和纯化结合质谱技术（MS）鉴定抗原，利用抗原特异性 IgG 下拉实验、表位提取（EpXT）等方法分析抗体特性，借助 FcγR - 荧光素酶报告细胞实验检测抗体触发免疫信号的能力 。
下面来看具体的研究结果：
- 绘制 GAS 抗原组：研究人员利用人血浆中循环的 GAS 特异性 IgG，通过亲和纯化结合 LC - MS/MS 技术，从细菌蛋白池中分离鉴定抗原。他们对 SF370 菌株进行生化分级，用制药级静脉注射免疫球蛋白 G（IVIG）和商业混合人血浆（HP）中的 IgG 富集抗原。结果共鉴定出 39 种抗原，其中部分为 IVIG 或 HP 所特有，部分为两者共有。这些抗原富含毒力因子，包括毒素、超抗原等。进一步对另外两种 GAS 菌株 AP1 和 M49 分析，共鉴定出 68 种独特抗原，其中至少 11 种已证实有保护作用 。这表明人血浆中循环的 GAS 特异性 IgG 靶向细菌抗原的一小部分，多为毒力决定因子和潜在疫苗候选物。
- GAS 抗原组在健康个体中保守，在菌血症时改变：研究人员分析了 10 名健康供体和 4 名 GAS 菌血症患者的血浆。从 SF370 菌株的分级中鉴定出 72 种抗原，个体抗原组有大量重叠，且抗原富集水平与 ELISA 检测的抗体滴度相关。网络分析将数据分为两个不同簇，A 簇与菌血症患者相关，B 簇与健康组相关，但所有个体都有针对 11 种常见抗原的循环抗体，可能是 GAS 暴露的免疫标志。对 72 种抗原的氨基酸序列分析显示，多数抗原基因携带率高、序列保守，M1 蛋白除外。总之，个体抗原组围绕少数基因组保守抗原汇聚，健康个体相似，菌血症患者差异显著。
- GAS 抗原组与停乳链球菌（SD）抗原组存在序列同源性：GAS 与 SD 在人体定植部位相似，基因组有显著相似性，可能存在免疫交叉反应。研究人员将 72 种 GAS 抗原序列与 268 个 SD 基因组比对，发现部分 GAS 抗原在 SD 中有同源对应物，且多数同源物在 SD 基因组中保守。对 SD 菌株 stG62647 进行抗原组分析，与 GAS 抗原组比较，发现部分抗原在两者间有显著序列同源性且富集，也有部分抗原仅在 GAS 或 SD 中特异性存在。M 蛋白虽在两种菌中都有，但在 IVIG 和 HP 中富集情况不同，表明针对 M 蛋白的抗体可能靶向非同源表位 。总体来说，GAS 和 SD 在基因组和抗原上有相似性，但败血症时病原体特异性抗体反应存在显著差异。
- 绘制循环 GAS 抗体常靶向的抗原位点：为确定 GAS 特异性 IgG 的表位景观，研究人员采用 EpXT 工作流程，选取 M1、C5AP 和 PRG4 三种抗原分析。结果显示，C5AP 的免疫原性肽主要集中在催化结构域（Cat - domain），M1 的免疫优势抗原位点多在 N 端高变区（HVR）和可变区，PRG4 的抗体结合主要在其球状结构域。这表明 EpXT 可绘制多种 GAS 抗原的免疫优势抗原位点，M1 蛋白的部分免疫优势位点在个体间共享。
- IgG 亚类影响抗 M1 抗体触发免疫信号的能力：研究人员用重组 M1、C5AP 和 PRG4 与 IVIG 或血浆孵育，通过荧光素酶报告细胞实验检测 FcγR - 受体 IIa（CD32）和 IIIa（CD16）的激活情况。结果发现，针对不同抗原的抗体引发的 CD32 和 CD16 激活存在差异，且不能用抗体滴度或糖基化解释。进一步研究发现，M1 抗体的 IgG 亚类分布有偏向性，IgG2 和 IgG3 亚类更丰富。利用单克隆抗体 mAb25 研究发现，IgG3 亚类的 mAb25 能强烈诱导 CD32 和 CD16 信号传导，而 IgG1 和 IgG4 几乎无此作用。此外，菌血症患者的抗 M1 抗体诱导的 CD32 活性显著高于健康供体，且与 IgG3 水平升高相关 。这表明 IgG 亚类，尤其是 IgG3，对抗 M1 抗体触发免疫信号的能力有重大影响。
综合上述研究，研究人员成功运用基于质谱的系统抗原组学和系统血清学联合工作流程，全面且深入地解析了针对 GAS 的多克隆抗体反应。不仅明确了循环抗体靶向的抗原和表位库，还探究了抗体亚类分布、Fc 糖基化模式以及触发免疫信号的能力。研究发现所有成年供体和患者都有针对 GAS 抗原组的循环 IgG，其中 11 种抗原反复被靶向，极具疫苗候选物和生物标志物的潜力。同时，研究揭示了 GAS 和 SD 抗原组的相似性与差异，以及 IgG 亚类对免疫信号传导的关键影响 。不过，研究也存在局限性，如 GAS 菌株数量有限、临床队列较小，且未涉及其他抗体同种型。但该研究的工作流程为剖析复杂病原体的抗体反应提供了有力框架，未来扩大菌株多样性和临床队列的研究，有望进一步推动链球菌免疫研究和疫苗开发，为防控链球菌感染性疾病带来新的希望。
