揭示ZIKV-DENV交叉反应关键位点:七残基工程化疫苗设计突破

【字体: 时间:2025年08月03日 来源:Cell Reports 6.9

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  本研究通过系统筛选121株DENV单克隆抗体(mAbs),鉴定出7个决定ZIKV-DENV交叉反应的关键E蛋白残基(R73/E79/W101/L107/F108/K110/W212),并成功构建"ZIKVm10"突变体。该工程化免疫原显著降低DENV交叉反应性,在小鼠模型中实现ZIKV完全保护且减少抗体依赖性增强(ADE)效应,为开发安全型寨卡疫苗提供新策略。

  

在热带地区肆虐的蚊媒病毒中,寨卡病毒(ZIKV)与登革病毒(DENV)的"分子模仿秀"给疫苗研发带来了独特挑战。2015年美洲寨卡疫情暴发期间,科学家们发现一个令人担忧的现象:这两种黄病毒家族成员表面E蛋白的高度相似性,导致免疫系统产生的抗体常常"敌我不分"。更棘手的是,这种交叉反应可能引发抗体依赖性增强(ADE)效应——就像给病毒配备了特洛伊木马,让它们更容易侵入免疫细胞。这种现象在登革热疫苗Dengvaxia接种者中已有先例,凸显了开发特异性寨卡疫苗的紧迫性。

Integral Molecular, Inc.的研究团队在《Cell Reports》发表的研究中,采用"分子手术刀"策略精确解剖了交叉反应的分子基础。通过对121株抗DENV单克隆抗体的系统性筛选,研究人员发现70株能交叉结合ZIKV的抗体中,94%靶向7个关键残基。这些位点如同病毒的"分子指纹",在DENV1-4和ZIKV中高度保守。基于此,团队设计出包含10个突变的ZIKVm10变异体,成功实现了"去交叉反应化"的疫苗设计目标。

关键技术方法包括:1) 高通量表位定位技术(shotgun mutagenesis)绘制171株DENV抗体的精细结合图谱;2) 流式细胞术筛选ZIKV交叉反应抗体;3) 报告病毒颗粒(RVPs)评估中和活性;4) 亚病毒颗粒(SVPs)免疫小鼠模型;5) AG129小鼠被动免疫保护实验。

研究结果

DENV-ZIKV交叉反应主要由七个关键残基驱动
表位定位揭示30个交叉反应残基中,W101和W212构成"热点区域",81%交叉反应抗体至少靶向其中一个位点。融合环抗体虽能强效中和DENV,却无法中和ZIKV,这种"只结合不中和"的特性正是ADE风险的根源。

工程化ZIKV免疫原消除与DENV抗体的交叉反应
通过16种氨基酸扫描突变,筛选出R73K/E79L/W101K/F108R/K110L等既能维持SVP分泌又能降低交叉反应的突变组合。ZIKVm10变异体对融合环抗体3F21的结合降低至14%,对bc环抗体1C19的结合降至40%。

ZIKVm10免疫血清显示保护效力与安全性
小鼠免疫实验表明,ZIKVm10诱导的抗体对ZIKV RVPs中和效价与野生型相当,但对DENV prM/E的结合信号降低3倍。被动免疫AG129小鼠后,血清病毒载量下降1000倍,实现100%存活率,且ADE效应显著减弱——达到最大ADE所需的血清稀释度比野生型免疫血清高10倍。

这项研究不仅绘制出ZIKV-DENV交叉反应的"分子地图",更开创了"表位导向"的疫苗设计新范式。ZIKVm10的成功构建证明:通过精确修饰有限数量的关键残基,即可打破黄病毒间的免疫交叉反应,同时保留疫苗的保护效力。这种策略对开发其他交叉反应病毒家族的疫苗具有普适性意义,特别是针对西尼罗病毒、黄热病病毒等近缘病原体。研究揭示的7个关键残基可作为疫苗设计的"安全开关",为全球热带疾病防控提供了新的分子工具。

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