mRNA编码的膜结合HIV包膜三聚体在动物模型中诱导中和抗体

为解决HIV疫苗难以诱导广谱中和抗体(bnAbs)的难题，研究人员通过mRNA平台递送膜结合型Env三聚体(MD39.3 gp151)，发现其相较于可溶性形式能显著减少非中和性基底抗体应答，增强对亚优势表位的B细胞反应，并诱导CD8+ T细胞应答，为HIV疫苗设计提供了新策略。

　　

人类免疫缺陷病毒（HIV）疫苗研发是医学界持续数十年的重大挑战。尽管抗逆转录病毒疗法已显著改善患者生存质量，但预防性疫苗的缺失使得全球每年仍有数百万人新感染HIV。传统疫苗策略面临的核心困境在于：HIV包膜糖蛋白（Env）三聚体表面高度糖基化且存在免疫显性非中和表位，而能中和多种病毒株的广谱中和抗体（broadly neutralizing antibodies, bnAbs）所需靶向的保守表位往往被掩盖。更棘手的是，bnAbs前体B细胞在人体内极为罕见，且需要通过体细胞高频突变（SHM）逐步成熟——这一过程需要复杂的多阶段免疫策略来引导。

在这一背景下，美国斯克里普斯研究所（Scripps Research）的科研团队创新性地利用mRNA疫苗平台的优势，设计出膜结合形式的BG505 MD39.3 Env三聚体。与传统的可溶性蛋白疫苗相比，mRNA能在体内细胞中直接表达膜锚定抗原，更真实模拟病毒表面天然构象，同时规避可溶性三聚体基底暴露引发的非中和抗体干扰。这项突破性研究发表于《科学·转化医学》（Science Translational Medicine），为HIV疫苗开发提供了全新思路。

研究团队运用多项前沿技术：通过生物层干涉仪（BLI）验证抗原表位特征；利用负染电子显微镜（EM）评估三聚体天然构象保持率；建立电子显微镜多克隆表位定位（EMPEM）技术解析血清抗体结合模式；在兔和非人灵长类（NHP）模型中系统比较mRNA与蛋白疫苗的免疫原性；采用单细胞BCR测序追踪B细胞克隆演化；通过激活诱导标记（AIM）和细胞内细胞因子染色（ICS）检测T细胞应答。

MD39.3 mRNA免疫原的体外设计与表征
研究人员设计了含Link14连接肽的BG505 MD39.3三聚体，其膜结合（gp151）和可溶性（gp140）版本均保持天然构象。糖基化分析显示MD39.3成功填补了BG505毒株241/289位的聚糖空缺，这是避免诱导株特异性抗体的关键。

膜结合MD39.3在兔模型中减少基底抗体应答
兔实验显示，mRNA递送的膜结合三聚体诱导的基底抗体比例显著低于可溶性形式（P=0.0043）。EMPEM揭示膜结合组主要产生三聚体降解型抗体，这类抗体通过平行膜平面方向接近基底表位。

NHP研究证实免疫聚焦效应
在30只恒河猴中，100μg膜结合mRNA疫苗诱导的基底抗体比例仅为可溶性mRNA组的1/3（P=0.0022）。值得注意的是，虽然填充聚糖空缺降低了BG505自体中和抗体应答，但膜结合组仍检测到V1/V3和C3/V5表位靶向抗体，这些正是bnAb发展的关键靶点。

B细胞记忆与体细胞高频突变
单细胞测序显示，膜结合mRNA免疫后第8周即有95%的Env结合记忆B细胞（B_Mem）发生突变，第24周突变率进一步提升（P<0.0001）。克隆分析发现免疫后第10周和第26周出现显性克隆扩增，表明持续的生发中心反应。

独特的T细胞应答模式
与蛋白疫苗相比，膜结合mRNA显著增强CD8⁺ T细胞应答（80-100% vs 16-33%应答率），这可能源于mRNA在抗原呈递细胞内的原位表达。CD4⁺ T滤泡辅助细胞频率与蛋白组相当，支持B细胞亲和力成熟。

这项研究首次系统论证了mRNA递送膜结合Env三聚体的独特优势：通过模拟病毒天然构象有效聚焦免疫应答至功能性表位；简化生产工艺的同时避免佐剂依赖；诱导传统疫苗难以实现的CD8⁺ T细胞应答。特别值得注意的是，临床前结果与后续HVTN 302临床试验数据高度一致，验证了NHP模型对HIV疫苗研发的预测价值。

尽管MD39.3作为单一免疫原尚不足以诱导bnAbs，但其作为多阶段免疫策略的加强组分潜力巨大。研究揭示的聚糖工程与膜锚定协同效应，为设计下一代HIV疫苗提供了明确方向。未来研究需进一步优化mRNA-LNP的淋巴靶向性，并探索与种系靶向初免免疫原的序贯组合策略。这项技术突破不仅推动HIV疫苗发展，也为其他难治性病原体疫苗设计提供了范式转移。