动力学 MUNANA 检测揭示甲型流感病毒神经氨酸酶上的功能性相关抗体表位:流感疫苗研究的新突破

【字体: 时间:2025年05月11日 来源:npj Viruses

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  甲型流感病毒(IAV)持续威胁公众健康,现有疫苗针对血凝素(HA)效果不一。研究人员开展了以神经氨酸酶(NA)为靶点的研究,用动力学 MUNANA 检测和 ELLA 分析抗 NA 单克隆抗体(mAbs),发现部分 mAbs 靶向功能重要的 NA 表位,为流感疫苗开发提供新方向。

  在流感病毒的世界里,甲型流感病毒(IAV)一直是人类健康的大敌。它就像一个狡猾的 “变色龙”,不断进行抗原漂移,每年都变换着新的 “面孔” 出现,给人们带来一波又一波的流感疫情。目前,大规模接种疫苗是减轻流感爆发危害的主要手段,但现有的疫苗大多以病毒表面的主要糖蛋白血凝素(HA)为靶点,其效果却参差不齐。这就好比用一把不太精准的 “钥匙” 去开流感病毒这把不断变化的 “锁”,有时候能打开,有时候却不行。
而神经氨酸酶(NA)作为 IAV 的第二大表面糖蛋白,逐渐进入了科研人员的视野。一些低分子量的 NA 抑制药物,在控制病毒感染和缓解症状方面表现出色,这让人们看到了以 NA 为靶点开发疫苗的希望。然而,针对不同表位的抗 NA 抗体在宿主保护中的作用还不太清楚,NA 的抗原位点也没有被清晰地描述。就好像在一个未知的地图上寻找宝藏,科研人员还没有找到准确的路线。

在这样的背景下,来自瑞典哥德堡大学(University of Gothenburg)的研究人员决心踏上探索之旅。他们开展了一项研究,旨在通过动力学 MUNANA 检测和 ELLA(酶联凝集素测定)等技术,深入了解抗 NA 单克隆抗体(mAbs)对 NA 酶活性的影响,并确定这些 mAbs 的结合位点和功能意义。

研究人员首先制备了针对广泛使用的 PR8 H1N1 毒株 NA 的一系列 mAbs。他们就像一群技艺精湛的工匠,精心培育出这些 mAbs。然后,利用 ELISA(酶联免疫吸附测定)等多种检测方法,对 mAbs 的免疫反应性进行评估,发现不同的 mAbs 与 NA 的结合能力和结合位点各不相同。

接着,通过动力学 MUNANA 检测,研究人员发现不同的抗 NA mAbs 对 NA 酶活性有着多样的影响。有的 mAbs 像 NPR - 05,能增强酶活性,是混合型抑制剂;有的如 NPR - 07,表现出竞争性抑制;NPR - 11 则属于非竞争性抑制,降低了 NA 的整体催化活性。这就像给 NA 这个 “小机器” 换上了不同的 “零件”,导致它的工作方式发生了变化。

为了进一步确定 mAbs 的结合位点,研究人员通过筛选病毒逃逸突变体进行研究。结果发现,NPR - 05 和 NPR - 07 能够选择出逃逸突变体,这些突变体的氨基酸替换发生在靠近 NA 活性位点的区域。这表明这两种 mAbs 靶向的是功能相关的 NA 表位,这些表位就像 NA 这个 “机器” 上的关键 “按钮”,一旦被 mAbs 按下,就会影响病毒的功能。

对逃逸突变体的功能分析显示,这些突变体的酶活性和病毒适应性都发生了改变。大多数突变体的生长速度比野生型 PR8 慢,病毒粒子从唾液酸的释放也减少了。这说明 NPR - 05 和 NPR - 07 所针对的表位在病毒的复制和传播过程中起着重要作用。

这项研究的意义重大。它为抗 NA mAbs 的功能表征提供了新的方法和思路,就像为科研人员在探索流感病毒的道路上点亮了一盏明灯。通过结合 ELLA 和动力学 MUNANA 检测,能够更全面地了解 mAbs 对 NA 活性的抑制机制,有助于筛选出更有效的抗流感病毒 mAbs,为开发更高效、更持久的流感疫苗奠定了基础。而且研究人员开发的网络应用程序,方便了数据处理和统计分析,也为其他科研人员提供了便利的工具。论文发表在《npj Viruses》上,为全球的流感研究领域注入了新的活力。

研究人员在开展研究时,用到了以下几个主要关键技术方法:首先是制备多种 mAbs,并利用 ELISA 检测其免疫反应性;然后运用动力学 MUNANA 检测分析 mAbs 对 NA 酶活性的影响;通过筛选病毒逃逸突变体来确定 mAbs 的结合位点;还使用病毒拯救、噬斑减少试验等对突变体进行功能评估。

研究结果如下:

  • 抗 NA mAbs 结合不同抗原位点:研究人员成功制备了 13 种针对 PR8 病毒 NA 的 mAbs,其中 6 种 IgG2a mAbs 与病毒粒子反应性较强。通过竞争 ELISA 发现,这些 mAbs 结合在 NA 表面的三个抗原位点上,不同位点的 mAbs 相互抑制情况不同。
  • 抗 NA mAbs 对 NA 酶活性的多样影响:动力学 MUNANA 检测显示,不同 mAbs 对 NA 酶活性影响各异,可分为混合型、竞争性、非竞争性和 steric 抑制等不同类型,且与竞争 ELISA 结果并不完全相关。
  • NPR - 05 和 NPR - 07 结合位点及功能验证:筛选出 NPR - 05 和 NPR - 07 的逃逸突变体,确定其结合位点靠近 NA 活性位点。这些突变体的酶活性和病毒适应性改变,表明这两种 mAbs 靶向功能重要的 NA 表位。

研究结论和讨论部分指出,结合 ELLA 和动力学 MUNANA 检测可对 mAbs 进行初步分类,确定其抑制机制。功能性抑制剂可能提供更持久的免疫力,因为针对功能关键区域的 mAbs 可能对 IAV 逃逸施加更大的进化限制。虽然该假设还需进一步验证,但动力学 MUNANA 检测有望成为筛选可能驱动逃逸突变体选择的 mAbs 的预筛选工具。这项研究为未来流感疫苗开发和抗流感病毒 mAbs 的研究提供了重要的理论基础和研究方向,具有深远的意义。

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