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疟疾快速诊断面临抗体稳定性难题。研究人员开发七鳃鳗可变淋巴细胞受体(VLR)抗体靶向恶性疟原虫组氨酸富集蛋白 - 2(HRP-2),筛选出 VLRB 5A10 抗体,其耐 70℃高温,优于传统小鼠 IgG 抗体,为热带地区疟疾诊断提供新方向。
疟疾是威胁全球公共卫生的重大传染病,据世界卫生组织数据,2022 年全球约有 2.49 亿例疟疾病例和 60.8 万例死亡,其中恶性疟原虫(
Plasmodium falciparum)是最致命的病原体。快速准确的诊断对于疟疾防控至关重要,目前常用的快速诊断试验(RDTs)多以恶性疟原虫组氨酸富集蛋白 - 2(HRP-2)为靶点,但其使用的小鼠 IgG 抗体在热带高温环境下稳定性不足,易因温度>30℃导致检测效能下降,这在疟疾高发的热带地区尤为突出。因此,开发耐高温、高特异性的新型抗体成为提升疟疾诊断可靠性的关键。
为解决这一难题,美国埃默里大学(Emory University)与美国疾病控制与预防中心(CDC)等机构的研究人员,将目光投向七鳃鳗独特的免疫系统。七鳃鳗作为无颌脊椎动物,其可变淋巴细胞受体(VLR)抗体具有高亲和力、宽 pH 稳定性及识别新型抗原表位等特性,尤其是 VLRB 抗体作为分泌型多聚体,对重复表位抗原具有显著的 avidity 优势,且能在 pH<1.2 至>11 的极端条件下保持功能。研究团队假设,利用七鳃鳗 VLRB 抗体靶向 HRP-2,可能突破传统抗体的热稳定性瓶颈。相关研究成果发表在《Scientific Reports》。
研究人员主要采用以下关键技术方法:首先,将 HRP-2 蛋白通过胺化学偶联到人 Jurkat T 细胞表面,免疫七鳃鳗幼虫以诱导特异性免疫应答;随后,从免疫七鳃鳗的白细胞中提取 RNA,构建 VLRB cDNA 文库并通过酵母表面展示技术(yeast surface display)进行表达;利用生物素化 HRP-2 结合磁激活细胞分选(MACS)和流式细胞术,筛选出高亲和力的 VLRB 克隆 5A10;通过慢病毒载体系统表达并纯化带有小鼠 IgG2a Fc 标签的 5A10 抗体,最终通过 ELISA、Western blot 及临床样本检测验证其性能。研究中使用的样本包括恶性疟原虫培养上清、感染患者血浆,以及来自肯尼亚 Asembo Bay 地区的 60 例显微镜确诊阳性血浆样本。
研究结果
七鳃鳗 VLRB 抗体的产生与筛选
通过 Jurkat T 细胞偶联的 HRP-2 免疫七鳃鳗,成功诱导出高滴度血清抗体(≥1:2500)。构建的酵母表面展示 VLRB 文库经两轮 MACS 富集后,HRP-2 特异性克隆比例从 0.1% 提升至 6%。进一步通过流式细胞术筛选出 15 个克隆,其中 5A10 等克隆的 LRRNT、LRR1 及 LRRCT 等结构域序列高度相似,提示靶向 HRP-2 的同一表位。
5A10 抗体的特异性与结合能力
Western blot 显示,5A10 能识别重组 HRP-2(含或不含 GST 标签)及恶性疟原虫临床分离株(PfW2、PfHB3)分泌的天然 HRP-2。尽管与 HRP-3 存在 80%-90% 序列同源性导致交叉反应,但 5A10 对其他疟原虫蛋白(如 Pv25、Crypto27)及非疟原虫蛋白无反应,验证了其特异性。ELISA 检测显示,5A10 与小鼠 IgG 抗体的最低检测限均为 40 ng/ml。
热稳定性显著优于传统抗体
通过不同温度处理(4℃至 70℃)后的 ELISA 分析显示,5A10 在 70℃处理 2 小时后仍能保持与天然 HRP-2 的结合能力,而商用小鼠 IgG 抗体在相同条件下几乎完全失活。这一特性在热带高温环境下的诊断应用中具有显著优势。
临床样本检测效能
利用 5A10 建立的夹心 ELISA 检测 60 例肯尼亚疟疾患者血浆,所有阳性样本均能被有效识别,且与小鼠 IgG 抗体结果一致,而正常血浆无反应,证实了其临床实用性。
研究结论与意义
本研究首次成功开发针对 HRP-2 的七鳃鳗 VLRB 单克隆抗体 5A10,其兼具高特异性、高亲和力及卓越的热稳定性(耐 70℃高温),突破了传统小鼠 IgG 抗体在热带地区的应用限制。七鳃鳗 VLRB 抗体的多价结构赋予其对 HRP-2 重复表位的高 avidity 结合能力,而独特的基因重组机制使其具备丰富的多样性。这些特性不仅为疟疾 RDTs 提供了耐高温的新型抗体来源,也为其他热带病诊断试剂的开发提供了新思路。研究团队计划进一步与 RDT 制造商合作,验证 VLRB 抗体在实际检测中的稳定性与性能,推动其向临床应用转化。该研究为提升全球疟疾防控能力,尤其是改善资源有限地区的诊断准确性,提供了极具潜力的解决方案。