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为应对 HIV-1 高变异性,研究人员探究免疫原形式对恒河猴记忆 B 细胞结合谱的影响。通过多价混合及克隆相关 Env 序列免疫方案,发现多价免疫诱导 B 细胞交叉反应,而 SOSIP 稳定三聚体免疫引发反应 divergent,为疫苗设计提供关键数据。
在对抗人类免疫缺陷病毒(HIV-1)的疫苗研发领域,长期存在一个棘手难题:HIV-1 病毒表面的包膜糖蛋白(Env)高度变异,导致免疫系统难以产生持久且广泛的保护性反应。传统的多价疫苗策略试图通过混合多种病毒株的 Env 蛋白激发交叉免疫,但免疫原形式的差异如何影响 B 细胞记忆的形成与 Recall(回忆应答),始终缺乏深入解析。与此同时,以 SOSIP 稳定三聚体为代表的新型免疫原,虽能模拟病毒天然构象,但其与传统非稳定 Env 蛋白在诱导 B 细胞反应中的协同性或冲突性尚不明确。在此背景下,美国国立过敏与传染病研究所(NIAID)等机构的研究团队,利用恒河猴模型开展了两项独立的免疫接种试验,相关成果发表于《Communications Medicine》,为理解 HIV 疫苗设计中的免疫原优化提供了关键视角。
研究人员采用的主要技术方法包括:
- 记忆 B 细胞分选与培养:通过流式细胞术分选恒河猴外周血中结合特定 Env 免疫原的记忆 B 细胞,并利用有限稀释法进行单细胞培养,获取分泌抗体的细胞克隆。
- ELISA 检测:对培养上清液进行酶联免疫吸附试验,分析 B 细胞分泌抗体与不同 Env 免疫原的结合特异性。
- 免疫基因测序:提取阳性克隆的 RNA,通过 RT-PCR 扩增免疫球蛋白重链可变区(IgVHD JH)基因片段,分析体细胞高频突变(SHM)频率,评估 B 细胞成熟度。
多价混合 Env 免疫诱导 B 细胞反应的趋同性
在第一项试验中,研究人员对雌性恒河猴进行多价 Env 疫苗接种,该疫苗包含 A、B、C 和 CRF AE 四种亚型的 gp120 蛋白。结果显示,81%(591/734)的记忆 B 细胞能够与多种 Env 蛋白发生交叉反应,其中 55% 的细胞可结合全部四种免疫原。血清中和试验表明,接种动物对部分 Tier 1 病毒株产生高效中和活性,但对 Tier 2 病毒株反应较弱。这一结果提示,多价混合免疫可有效诱导靶向保守表位的 B 细胞克隆扩增,形成广泛的交叉反应性记忆。
序贯免疫中 SOSIP 稳定三聚体引发的反应转向
第二项试验采用序贯免疫策略,先以克隆相关的非稳定 gp140 Env(CH505.T/F、CH505.w53 等)进行四次免疫,再以 SOSIP 稳定三聚体(CH505.w136)加强。结果显示,在 SOSIP 接种前,81%(331/410)的 B 细胞可结合所有非稳定 gp140,且 27% 的细胞已能交叉识别尚未接种的 SOSIP 三聚体。然而,在 SOSIP 加强后,86%(219/256)的 B 细胞特异性结合三聚体,但其中 82% 不再与先前的非稳定 gp140 反应。进一步分析发现,仅结合 SOSIP 的 B 细胞其 IgVH的 SHM 频率显著低于交叉反应性细胞(5.5% vs 8.8%),表明这类细胞可能来自新激活的未成熟克隆。
免疫原形式切换对表位免疫显性的影响
综合两项试验结果,研究团队发现:多价和序贯免疫策略在早期均可诱导 B 细胞向保守表位趋同,但 SOSIP 稳定三聚体的引入会打破这一趋势,引发反应转向。这种转向并非由于表位掩蔽,而是由于 SOSIP 的表位免疫显性层级与非稳定 Env 不同,导致新的 B 细胞克隆被优先激活,而非扩增已存在的交叉反应性克隆。这一现象提示,在序贯疫苗设计中,免疫原形式的改变可能导致 “脱靶” B 细胞应答,即偏离预期的保守表位靶向。
研究意义与疫苗设计启示
该研究揭示了 HIV 疫苗开发中两个关键问题:
- 免疫原形式的重要性:非稳定 Env 与 SOSIP 三聚体诱导的 B 细胞反应存在显著差异,前者促进交叉反应性记忆的形成,后者则可能因表位显性变化引发反应偏移。
- 免疫记忆的可塑性:尽管存在预先免疫,SOSIP 仍能激活新的 B 细胞克隆,提示在疫苗序贯中,即使存在旧抗原特异性记忆,新免疫原仍可通过表位优化实现 “重编程”。
这些发现为 HIV 疫苗的序贯策略设计提供了重要依据:需谨慎选择免疫原形式与接种顺序,避免因表位显性冲突导致保护性反应减弱。同时,研究也为其他高变异病毒(如流感、新冠)的疫苗开发提供了借鉴,强调在多价或序贯方案中平衡免疫原保守性与构象真实性的必要性。未来研究可进一步探索如何通过结构优化,使新型免疫原既能保留天然表位,又能有效利用预先存在的交叉反应性记忆,从而提升疫苗的广谱保护效力。