结构趋同与水介导的底物模拟实现人类抗体对神经氨酸酶的广泛抑制

本研究针对流感病毒神经氨酸酶(NA)保守催化位点，开发了广谱中和抗体NCS.1.x系列。通过稳定化NA探针(sNAps)分离记忆B细胞，结合冷冻电镜技术解析抗体-抗原复合物结构，发现其通过Asp-Arg基序和水分子网络模拟唾液酸底物结合模式，实现对H1N1、H5N1及B型流感病毒的交叉保护。该研究为应对高致病性禽流感H5N1的全球流行提供了新型治疗策略，发表于《Nature Communications》。

　　

流感病毒如同自然界最狡猾的变形者，每年通过抗原漂移和重组引发季节性流行，而高致病性禽流感H5N1更被世界卫生组织列为最具大流行潜力的威胁。尽管针对血凝素(HA)的广谱中和抗体(bnAbs)曾带来希望，但近期VIR-2482等候选药物的临床试验失败暴露出其局限性——对A型流感病毒中Group 2 HA亚型的抑制效力不足。这促使科学家将目光转向病毒表面另一个关键蛋白：神经氨酸酶(NA)。

美国国立卫生研究院疫苗研究中心(Vaccine Research Center, National Institutes of Health)的Julia Lederhofer团队联合华盛顿大学蛋白质设计研究所(Institute for Protein Design, University of Washington)的研究人员，在《Nature Communications》发表了一项突破性研究。他们从H3N2康复者体内分离出能同时靶向A/B型流感NA催化位点的抗体家族NCS.1.x，通过冷冻电镜技术首次揭示这些抗体如何利用"水分子桥梁"实现跨亚型保护，为应对当前H5N1全球禽畜疫情提供了全新解决方案。

研究团队运用三项核心技术：1) 计算机设计的稳定化NA四聚体(sNAps)作为探针，从康复者外周血单核细胞(PBMCs)中分选记忆B细胞；2) 2.29?超高分辨率冷冻电镜解析抗体-NA复合物结构；3) 建立包含H5N1 clade 2.3.4.4b等流行株的病毒抑制体系(IRINA/ELLA)。

抗体发现与特征鉴定

通过非流行亚型N4/N5 NA探针，研究者从单个供体分离出占B细胞库50%以上的克隆家族NCS.1.x。这些抗体能结合H1N1、H5N1及B型Victoria谱系病毒NA，但对Group 2亚型如N2结合较弱。独特的IGHV4-31 * 03/IGKV2-28 * 01基因使用和完全一致的CDRH3序列暗示其发育轨迹高度保守。

结构生物学突破

冷冻电镜结构显示NCS.1.1通过CDRH3的Asp-Arg(D100B_HC-R100C_HC)基序插入NA催化口袋，与R118_NA、R293_NA形成离子网络。更惊人的是，两个水分子精确模拟了唾液酸C8/C9羟基的空间位置，这种"水介导的锁钥结合"机制在3.36?的N5-DB16复合物结构中得到验证。

功能性验证

在病毒抑制试验中，NCS.1.x对H5N1 clade 2.3.4.4b(CH23/TX24株)的半数抑制浓度(IC₅₀)达μg/ml级，与经典抗体1G01相当。动物实验显示，10 mg/kg剂量下NCS.1.1对H1N1攻击提供完全保护，对近期爆发的奶牛源H5N1(德州株)也能延迟发病时间4天。

这项研究揭示了抗体通过结构趋同进化靶向NA保守位点的全新机制：1) 跨物种保守的Asp-Arg/Arg-Asp基序；2) 水分子介导的构象可塑性；3) 轻链协同稳定催化残基D151_NA。相较于小分子抑制剂如奥司他韦(OSE)，这类抗体具有更长半衰期和更优组织分布，特别适合高危人群预防。随着H5N1在哺乳动物间传播能力增强，该研究为开发"NA+HA"双靶点疫苗/抗体组合提供了理论依据，可能改变未来流感大流行的应对范式。