糖基化修饰差异对马尔堡病毒糖蛋白免疫原性的影响及其疫苗设计启示

本研究针对马尔堡病毒(MARV)疫苗研发中的关键难题——糖蛋白(GP)糖基化修饰与免疫原性的关系，通过比较哺乳动物细胞(Expi293F)和昆虫细胞(S2)表达系统产生的两种GP变体（含粘蛋白样结构域GP△TM和缺失该结构域的GP△TM△Muc），首次揭示哺乳动物细胞表达的GP△TM△Muc能诱导更高水平的保护性抗体。该发现为优化MARV疫苗设计提供了重要理论依据，发表于《Virology Journal》。

　　

马尔堡病毒(MARV)作为致死率高达90%的烈性病原体，近年来在非洲多次暴发，2025年坦桑尼亚和卢旺达的疫情再次敲响警钟。尽管世界卫生组织(WHO)将其列为最高优先级疫苗研发目标，但至今尚无获批疫苗。病毒表面的糖蛋白(GP)是疫苗设计的核心靶点，但其复杂的糖基化修饰（包括19个潜在N-糖基化位点和多个O-糖基化位点）如何影响免疫效果仍是未解之谜。中国科学院微生物研究所的研究团队通过创新性比较研究，为这一难题提供了关键答案。

研究采用哺乳动物细胞(Expi293F)和昆虫细胞(S2)两种表达系统，分别生产含粘蛋白样结构域的GP△TM(1-637aa)和缺失该结构域的GP△TM△Muc(缺失264-425aa)。通过尺寸排阻色谱、糖基化酶处理、ELISA等技术分析蛋白特性，并利用BALB/c小鼠模型评估免疫效果。

糖蛋白的理化特性差异

研究发现Expi293F细胞表达的GP分子量更大（图2），经肽-N-糖苷酶F(PNGase F)处理后迁移率显著改变，证实其糖基化程度更高。而S2细胞表达的GP△TM△Muc出现两个色谱峰（图2B），其中峰2在非变性电泳中显示为天然三聚体结构（图3H），这种独特的组装特性可能影响抗原呈现。

糖基化对表位暴露的影响

ELISA显示S2细胞表达的GP与单克隆抗体MR78（靶向受体结合位点RBS）和MR228（靶向GP2-wing保护性表位）结合更强（图4C），表明低糖基化使关键表位更暴露。但 paradoxically（矛盾的是），哺乳动物细胞表达的GP△TM△Muc在小鼠中诱导的抗体效价（4-5 log）显著高于昆虫细胞版本（3-4 log）（图1B），且能更有效阻断MR228与GP的结合（图1F），提示适度糖基化可能通过维持天然构象增强免疫原性。

免疫保护效果评估

虽然所有GP变体均未诱导中和抗体（图1D），但Expi293F-GP△TM△Muc免疫血清对细胞表面全长GP的结合能力最强（图1C），且含有更多靶向保护性表位GP2-wing的抗体（图1E）。这一发现与既往研究吻合——非中和抗体MR228正是通过Fc效应功能提供保护。

该研究首次系统阐明：1）糖基化程度通过调控表位暴露影响GP免疫原性；2）哺乳动物细胞表达的GP△TM△Muc是更优疫苗候选，因其能平衡糖基化修饰与保护性表位呈现；3）删除粘蛋白样结构域可避免免疫系统被无关表位分散。这些发现不仅为MARV疫苗的理性设计提供关键依据，其揭示的"糖基化-构象-免疫原性"调控规律更为其他病毒疫苗研发提供了普适性参考。未来研究可进一步通过质谱解析精确糖型，或采用结构引导的理性设计（如定点去糖基化）优化免疫原性。