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流感严重威胁人类健康，现有疫苗效果受限。研究人员开展 “鼻腔给药 IgM 对甲型流感病毒不同亚型的防护作用” 研究，发现构建的 IgM 抗体能增强中和效力和广度，鼻腔给药可保护小鼠。这为流感防治提供新策略。
在人类与流感病毒漫长的斗争中，甲型流感病毒（Influenza A viruses，IAVs）始终是一个棘手的 “敌人”。它引发的季节性呼吸道感染，每年都给全球带来沉重的疾病负担，尤其对老年人和患有基础疾病的人群，更是致命威胁。目前，季节性流感疫苗虽广泛应用，但有效性仅在 30 - 60%，主要原因是疫苗株与流行株的血凝素（hemagglutinin，HA）不匹配。面对这一困境，研发通用流感疫苗迫在眉睫，然而以往针对神经氨酸酶（neuraminidase，NA）、基质 2（matrix 2，M2）蛋白或 T 细胞的疫苗研究，成效并不显著。在这样的背景下，从抗体角度探索新的防治策略，成为科研人员关注的焦点。
美国得克萨斯大学健康科学中心等机构的研究人员，针对甲型流感病毒开展了深入研究。他们聚焦于通过改造抗体来增强对 IAVs 的中和能力，旨在为流感防治开辟新途径。研究成果发表在《Nature Communications》上，为全球抗击流感带来了新希望。
研究人员开展此项研究，运用了多种关键技术方法。在病毒和蛋白相关实验中，他们从 BEI Resources 和 IRR 获取多种流感病毒，在 Madin - Darby Canine Kidney（MDCK）细胞中进行培养，同时使用来自 Sino Biological 等的重组 HA 蛋白。利用生物层干涉技术（Biolayer Interferometry）测定抗体与重组 HA 蛋白的结合亲和力；通过血凝抑制试验（hemagglutination inhibition assay，HAI）和微中和试验（microneutralization assay，MN）评估抗体对病毒的抑制和中和能力；借助 ELISA 结合试验检测抗体与重组 HA 蛋白的结合情况；运用负染色电子显微镜分析（Negative - staining electron microscopy analysis）探究 Fab - 和 IgM - HA 复合物的结构；还通过小鼠体内实验，研究抗体的生物分布和体内保护效果。
研究结果如下：
- 病毒株和重组 HA 蛋白的选择：研究人员精心挑选了涵盖不同时期的 H1N1 和 H3N2 病毒株及重组 HA 蛋白。H1N1 亚型自 1918 年以来在人群中流行，研究纳入了 7 株历史 / 大流行前和 8 株大流行后 / 当代的病毒株或蛋白；H3N2 亚型于 1968 年引发大流行，之后持续传播，研究选取了从早期大流行株 A/Aichi/2/1968 到近期流行株 A/Delaware/6/2021 的 18 株病毒株或蛋白。通过分析这些病毒株 HA1 和 HA2 区域的氨基酸突变、熵值分数，构建系统发育树和进化分歧矩阵图，全面展示了病毒的抗原进化。
- 中和性 IgG 抗体及其 IgM 构建体的选择和工程化：从文献中筛选出 18 种广泛中和抗体，将其分为 H1 特异性、H3 特异性、跨亚型和茎反应性抗体。对这些抗体的可变区基因进行合成、转化为 IgG1 分子并在 Expi293F 细胞中表达，测定其与重组 HA 蛋白的结合亲和力。随后，基于亲本 IgG1 序列进行抗体工程化，构建 IgM 抗体，并对 Fab、IgG 和 IgM 抗体片段进行纯度和结合活性分析。
- IgM 抗体增强的广度覆盖和中和效力：通过 HAI 和 MN 试验，研究发现 IgM 抗体在阻断病毒与宿主细胞受体结合和中和病毒方面，比 IgG 抗体表现更优。例如，IgM - 5J8 对历史 H1N1 菌株的中和活性增强；IgM - F045 - 092 不仅对 H3N2 和大流行前 H1N1 病毒具有高效覆盖和纳米摩尔至亚纳米摩尔的中和效力，还拓宽了抑制范围。
- IgM - F045 - 092 增强的亲和力、广度和效力：与 IgG 形式相比，IgM - F045 - 092 对多种 H1 和 H3 重组 HA 蛋白具有更强的结合能力，其半最大有效浓度（EC50）值更低，结合动力学显示其结合更快更强且解离率低。在中和试验中，IgM - F045 - 092 对多种 IAV 菌株的抑制效果更显著。
- IgM - F045 - 092 与多种 IAV HAs 的交联：负染色电子显微镜分析表明，IgM - F045 - 092 与 HA 的结合模式与 IgG - F045 - 092 不同，它可以与多个 HA 蛋白交联，这种交联模式可能是其增强中和效力和广度的重要机制。
- F045 - 092 IgM 在气道中的保留：给小鼠鼻腔注射标记的 IgM - F045 - 092 后，通过全身荧光成像和离体器官成像发现，该抗体能在鼻腔和肺部高浓度且持久存在，在其他器官中信号微弱，表明其能有效定位到流感感染的主要部位。
- 鼻腔给药 IgM - F045 - 092 对小鼠致命攻击的保护作用：在 BALB/c 小鼠致命流感感染模型中，预防性给予 IgM - F045 - 092 和 IgG - F045 - 092，结果显示两者均能提供一定保护。IgM - F045 - 092 在减轻小鼠体重减轻、降低发病率和延迟死亡率方面表现更优，对 H3N2 病毒株能实现完全灭菌保护。
研究结论和讨论部分指出，本研究证实了将抗 IAV 抗体多聚化为 IgM 可显著增强其结合亲和力、受体阻断能力和中和效力，为开发针对季节性 IAV 感染的广泛覆盖疗法提供了合适平台。特别是 RBS 靶向抗体，如 F045 - 092，在转化为 IgM 后，通过改善跨交联模式，展现出更强的中和能力。鼻腔给药的 IgM - F045 - 092 在体内具有良好的耐受性和生物分布特性，能有效保护小鼠免受致命病毒攻击。尽管在小鼠模型中 IgM 和 IgG 抗体在某些方面的差异未得到充分体现，但体外功能研究已表明 IgM 抗体在防治 IAV 感染方面具有巨大潜力。未来，通过优化工艺，有望高效生产高纯度、稳定的工程治疗性 IgM 抗体，为流感防治带来新的突破，这一研究成果为全球流感防治策略的优化提供了重要的理论和实践依据 。
