B细胞受体激活的抗体竞争调控机制:揭示流感病毒表位掩蔽的新规律

【字体: 时间:2025年07月14日 来源:Cell Reports 7.5

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  本研究通过构建工程化B细胞模型,首次系统解析了流感病毒表面蛋白(HA/NA)抗体与B细胞受体(BCR)的动态竞争机制,发现膜近端表位对直接/间接掩蔽均敏感,且抗体解离动力学显著影响表位可及性,为克服"原始抗原罪"(original antigenic sin)和设计广谱疫苗提供了新思路。

  

流感病毒的持续变异使得疫苗设计面临重大挑战,其中"表位掩蔽"现象——即预先存在的抗体会阻碍记忆B细胞对保守表位的识别——被认为是制约广谱疫苗效果的关键因素。这种现象在流感病毒中尤为突出,因为其表面蛋白血凝素(HA)的免疫优势区(头部)变异频繁,而保守的茎部区域却因抗体竞争难以被有效识别。华盛顿大学圣路易斯分校(Washington University in St. Louis)的Yuanyuan He、Zijian Guo和Michael D. Vahey团队在《Cell Reports》发表的研究,通过创新的工程化B细胞模型,首次系统揭示了抗体与B细胞受体(BCR)竞争HA和神经氨酸酶(NA)表位的动态规律。

研究人员采用三种关键技术:1)CRISPR-Cas9构建表达单克隆抗体衍生BCR的工程化B细胞(emAb细胞);2)显微成像定量分析病毒颗粒摄取和BCR磷酸化;3)支持脂质双层系统模拟抗原提呈。这些方法实现了对单个表位识别事件的精确观测。

B细胞激活的抗原特异性与亲和力敏感性

通过比较靶向HA不同表位(头部、茎部、锚定区)的emAb细胞,发现膜近端表位的抗原提取效率更高。当BCR亲和力降低时,抗原提取与磷酸化水平同步下降,证实激活强度与表位位置和亲和力相关。

抗体竞争的直接与间接机制

研究发现:① 直接竞争(同表位抗体)通过空间阻碍抑制BCR激活,且与Fc效应功能无关;② 头部抗体能远程抑制茎部BCR(间隔10 nm),而锚定抗体FISW84 IgG可诱导HA构象变化,抑制头部BCR识别;③ 膜近端表位对两类掩蔽均敏感。

HA三聚体界面的动态可及性

靶向三聚体界面的FluA-20 BCR激活程度与HA稳定性负相关。意外发现茎部抗体CR9114能增强三聚体界面表位暴露,而同类抗体31.b.09无此效应,提示抗体特异性决定HA构象调控。

跨蛋白抑制现象

NA特异性1G01 BCR不仅被NA抗体抑制,还被部分HA抗体(如31.b.09)阻断,推测是Fc区域的空间位阻导致,这为理解表面蛋白间的交叉调控提供了新视角。

抗体动力学与效价的关键作用

比较表观亲和力相同(Kd≈0.4 nM)但动力学迥异的抗体发现:慢解离抗体CR9114在纳摩尔级即可有效抑制BCR,而快解离抗体S139/1需60 nM才见效。此外,多价抗体(IgG/dIgA)比单价Fab片段更能增强间接掩蔽效果,补体C1的加入可进一步提升抑制强度。

这项研究建立了表位掩蔽的定量评估体系,揭示了解离动力学和空间位阻是调控BCR激活的关键参数。特别重要的是,发现特定抗体(如CR9114)能"打开"保守的三聚体界面表位,这为设计能突破免疫印记(immune imprinting)的嵌合HA疫苗提供了分子基础。该成果不仅适用于流感疫苗研发,对HIV、冠状病毒等变异性病毒的广谱疫苗设计也具有启示意义。

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