瞬时糖基化屏蔽减弱诱导SHIV感染猕猴产生靶向CD4结合位点的广谱中和抗体

【字体: 时间:2025年06月15日 来源:Cell Reports 7.5

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  这篇研究揭示了通过短暂删除CD4结合位点(CD4bs)附近糖基(transient glycan deletion)可显著增强SHIV感染猕猴体内广谱中和抗体(bNAbs)的诱导。该机制通过免疫聚焦(immunofocusing)早期B细胞反应并引导其亲和力成熟,解决了HIV-1感染中CD4bs bNAbs罕见产生的难题。研究首次在非人灵长类模型中实现CD4bs bNAbs的可重复诱导,为HIV疫苗设计提供了关键模型。

  

研究背景与意义
HIV-1的CD4结合位点(CD4bs)是疫苗设计的黄金靶点,但自然感染中仅少数个体能产生针对该位点的广谱中和抗体(bNAbs)。传统疫苗策略难以在普通动物模型中诱导此类抗体,而SHIV(猴-人免疫缺陷病毒)感染的猕猴模型为破解这一难题提供了独特平台。

RHA10抗体的发现与特性
在SHIV.CH1012感染的猕猴T681中,研究者分离出具有51%中和广谱性的CD4bs抗体RHA10。冷冻电镜(cryo-EM)结构显示,这个由24个氨基酸组成的CDR-H3主导型抗体与人类CD4bs bNAbs(如HJ16和179NC75)具有相似结合模式,但采用独特的纵向接近角度,使其对N276糖基不敏感。进化分析揭示该谱系通过获得4个氨基酸的CDR-H3插入突变,使埋藏表面积增加33%,这是其中和广谱性的关键。

糖基缺失与抗体诱导的时空关联
单基因组测序(SGS)和深度测序(NGS)发现:在RHA10谱系启动前,病毒群体中N362和N461糖基位点出现短暂缺失。这些糖基缺陷的Env蛋白对RHA10早期中间体表现出优先结合,证实糖基缺失可"解除屏蔽",暴露出保守的CD4bs表位。

前瞻性SHIV设计验证
基于上述发现,研究者构建了CD4bs邻近糖基缺失的SHIV.CH505变异株(D2缺失N362/N461,D3额外缺失N197)。在11只感染猕猴中,9只产生CD4bs bNAbs(对照组仅1/115只)。病毒进化分析显示:中和反应强的动物中,N197糖基恢复速度更慢,证明维持"糖基缺口"时长与bNAbs发育正相关。

机制创新与转化价值
这项研究首次证明:

  1. 糖基缺失可重编程免疫优势性,将B细胞反应聚焦于CD4bs
  2. 病毒Env与抗体的持续共进化(Env-Ab co-evolution)驱动抗体广谱化
  3. 猕猴模型能产生结构类似人类、且达到临床保护阈值(IC50
    <1μg/mL)的CD4bs bNAbs

局限性
虽然81.8%的SHIV.CH505.D3感染动物产生中和反应,但仅45%达到>25%的广谱性。未来需解析更多抗体谱系以优化免疫原设计,并探索N362糖基(天然缺失于CH505但存在于其他毒株)对诱导效率的影响。

该研究为HIV疫苗设计提供了两大范式:通过结构指导的糖基工程控制免疫原性,以及利用持续抗原暴露模拟自然感染的选择压力。这些发现不仅适用于CD4bs靶向策略,也为其他脆弱位点(如V2顶端、V3聚糖 patch)的疫苗研发提供了方法论参考。

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