非人灵长类动物中诱导Apex表位HIV广谱中和抗体前体的突破性研究

为攻克HIV疫苗设计难题，Ma等研究者通过工程化ApexGT6免疫原（含蛋白/mRNA-LNP两种剂型），在恒河猴模型中成功诱导出具有长HCDR3特征（≥24氨基酸）的Apex bnAb前体细胞。该研究证实ApexGT6可激活含DDY基序的IGHD3-15基因型B细胞，通过冷冻电镜揭示其结构与人类PCT64/PG9/CH01-04三类原型bnAbs的相似性，为HIV疫苗开发迈出关键一步。成果发表于《Science Immunology》。

　　

在全球艾滋病防治的持久战中，HIV病毒表面的包膜糖蛋白（Env）一直是疫苗研发的核心靶点。其中Apex区域因其相对保守且能被广谱中和抗体（bnAbs）识别而备受关注，但这类抗体通常需要具有超长重链互补决定区3（HCDR3≥24氨基酸）的特殊结构，导致前体B细胞在人体内天然存在频率极低。更棘手的是，传统疫苗策略难以激活这些稀有细胞并引导其发育为功能性bnAbs。

针对这一挑战，Ma等研究团队在《Science Immunology》发表创新性研究。他们采用结构引导的定向进化技术，对先前设计的ApexGT免疫原进行优化，最终获得能同时靶向PCT64和PG9类前体的ApexGT6三聚体。为评估其效果，研究采用两种递送方式：含皂苷/单磷酰脂质A（SMNP）佐剂的蛋白制剂与mRNA脂质纳米颗粒（LNP）编码的膜锚定型三聚体，在6只恒河猴中开展免疫实验。

关键技术包括：（1）哺乳动物细胞表面展示技术筛选ApexGT6突变体；（2）表面等离子共振（SPR）分析抗体-抗原亲和力；（3）流式细胞术分选淋巴结细针穿刺（FNA）和外周血单核细胞（PBMC）中的B细胞；（4）高通量BCR测序结合生物信息学分析；（5）冷冻电镜解析抗体-三聚体复合物结构；（6）假病毒中和试验评估功能活性。

【结构引导定向进化获得改进的Apex bnAb种系靶向免疫原】

通过比较不同HIV bnAbs的SHM水平和HCDR3长度，发现Apex bnAbs具有突变少但HCDR3长的特征。研究团队构建随机突变和组合饱和突变库，筛选出含三个关键突变（K121E/T128S/K168E）的ApexGT6。该免疫原对PCT64和PG9前体的结合亲和力（K_D）达微摩尔级，且能稳定预融合构象。

【非人灵长类是Apex疫苗开发的临床前相关模型】

恒河猴携带与人类相似的IGHD3-41基因，且特有能编码DDY基序的IGHD3-15基因。通过分析60只猴的BCR数据库，发现DDY型前体频率（454.9/百万）显著高于人类（63.12/百万），证实恒河猴是研究Apex免疫的理想模型。

【ApexGT6诱导Apex表位特异性GC和B_mem细胞应答】

蛋白免疫组在二次免疫后，淋巴结中ApexGT6⁺⁺ B_GC细胞增加5.8倍，其中57-79%为表位特异性。记忆B细胞分析显示，Apex特异性B_mem占比随时间升至69%。BCR测序发现331个具有≥24氨基酸HCDR3的表位特异性序列，94%符合bnAb样前体标准。

【mRNA-LNP免疫展现独特优势】

尽管蛋白组诱导更强的总B_mem反应，但mRNA组表现出更精准的表位聚焦（60-80%为Apex特异性）和更长的HCDR3（≥26氨基酸）。冷冻电镜解析的三组抗体-三聚体复合物显示：RM017类似PCT64的β发夹结构，RM038具有PG9特征的"锤头"基序，而RM018则呈现CH01-04样的平行结合模式。

讨论部分指出，该研究首次在远交灵长类中实现Apex bnAb前体的规律性诱导，破解了长HCDR3抗体开发的难题。特别值得注意的是，ApexGT6能同时激活三类bnAb前体（PCT64/PG9/CH01-04），且诱导的抗体通过获得性突变逐渐识别更接近天然Env的Apex表位。研究还揭示mRNA-LNP平台在诱导超长HCDR3抗体方面的独特优势，为后续异源加强策略奠定基础。这些发现不仅推动HIV疫苗设计，也为其他病原体隐匿表位疫苗研发提供范式。