《Medical Microbiology and Immunology》：Isohemagglutinins exhibit synergistic polyreactivity toward Streptococcus pneumoniae surface antigens: implications for broad-spectrum reactivity of human antibodies
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本研究针对抗体是否普遍存在协同多反应性这一免疫学关键问题，以天然抗体同种血凝素（Isohemagglutinins）为模型，系统探究了其对肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）表面多糖抗原的交叉反应性。研究人员通过亲和纯化、流式细胞术及全国性队列分析，首次证实同种血凝素通过靶向共同细胞壁多糖（CWP）和特定荚膜多糖实现广谱结合，但流行病学数据显示其对侵袭性肺炎链球菌病（IPD）的整体保护作用有限，深化了对天然抗体功能多样性的认知。
在免疫学的传统认知中，抗体曾长期被视为高度特异性的分子，遵循着经典的“锁钥模型”——每个抗体仅能精准识别一个特定的抗原表位。然而，随着研究的深入，科学家们发现抗体的世界远比想象中复杂。其中，多反应性抗体（polyreactive antibodies）的发现颠覆了传统认知，这类抗体能够以单个分子之身，结合多种结构迥异的抗原表位。它们已成为人类抗体库的重要组成部分，在抵御病原体入侵的免疫防御中扮演着关键角色。尽管如此，当前对多反应性抗体的理解很大程度上源于对工程化单克隆抗体的研究，而对于人体内天然存在的多反应性抗体的探索仍相对有限。
近年来，一项关于人类抗半乳糖-α-1,3-半乳糖（抗-αGal）抗体的研究揭示了一个更为有趣的现象：协同多反应性（synergistic polyreactivity）。即，不同的寡反应性或多反应性抗体克隆可以协同作用，使得整个抗体群体能够识别种类繁多的抗原。抗-αGal抗体是人类血浆中最丰富的天然抗体之一，研究发现它们能识别91种肺炎链球菌血清型中的48种，而这些血清型的多糖结构均不含αGal表位。这种广谱的反应性并非来自单个“超级”抗体，而是多个具有不同交叉反应模式的抗体克隆协同作用的结果。这引出了一个核心问题：这种协同多反应性是抗-αGal抗体所独有的，还是天然抗体一个更为普遍的特征？
为了回答这个问题，研究人员将目光投向了另一类特征明确的天然抗体——同种血凝素（Isohemagglutinins）。这些抗体以其对ABO血型抗原（A抗原：末端GalNAcα3[Fucα2]Galβ4GlcNAc-R；B抗原：末端Galα3[Fucα2]Galβ4GlcNAc-R）的特异性而闻名。在缺乏相应A或B抗原的个体（例如，A型血个体缺乏B抗原，会产生抗-B同种血凝素）血浆中，会自然存在这些抗体。同种血凝素在输血医学和器官移植中具有至关重要的临床意义，但其是否也像抗-αGal抗体一样，具有协同多反应性，从而可能参与针对微生物（如常见的病原体肺炎链球菌）的广泛防御，仍属未知。
肺炎链球菌作为一个理想的研究模型登场。它是一种重要的致病菌，拥有约100种已知血清型，其荚膜多糖（Capsular Polysaccharide, CPS）化学结构多样，为研究抗体反应模式提供了明确的抗原景观。更重要的是，针对荚膜多糖的抗体是抵御肺炎链球菌感染的关键。
为此，发表在《Medical Microbiology and Immunology》上的这项研究，旨在以同种血凝素为模型，探究协同多反应性是否是抗原限定抗体的一个普遍特征，并评估同种血凝素的多反应性在人体防御肺炎链球菌感染中的潜在作用。
关键技术方法概览
研究人员首先从健康献血者的混合血浆（根据ABO血型分组）中，通过ABO抗原亲和层析技术纯化出抗-A、抗-B以及抗-A,B同种血凝素制备物，并利用时间分辨免疫荧光分析（TRIFMA）、SDS-PAGE和Western blotting对其特异性和纯度进行了表征。核心实验采用流式细胞术，检测这些纯化后的同种血凝素与30种经甲醛固定的、具有代表性的肺炎链球菌血清型菌株的结合能力。通过可溶性肺炎球菌荚膜多糖（CPS）和细胞壁多糖（CWP）抑制实验以及吸附实验，深入分析了结合的特异性。最后，研究利用丹麦全国性登记数据，将ABO血型（作为同种血凝素谱的替代指标）与血清型特异性侵袭性肺炎链球菌病（IPD）事件相关联，评估其临床相关性。队列涵盖了近260万有已知ABO血型的个体，其中包含14,071例2岁以上患者的IPD记录。
研究结果
成功获得高纯度且特异性强的同种血凝素制备物
研究人员成功从不同ABO血型供体的混合血浆中亲和纯化出抗-A（aA-IH）、抗-B（aB-IH）和抗-A,B（aA,B-IH）同种血凝素。分析表明，制备物中IgG是主要免疫球蛋白类别，且抗体保持了对其特异性ABO抗原的高亲和力。与非目标抗原（如甘露聚糖、破伤风类毒素）的抗体相比，同种血凝素得到了显著富集（约1000至10000倍），证明了纯化过程的高效性和特异性。
同种血凝素能与多种肺炎链球菌血清型结合
流式细胞术分析显示，所有三种同种血凝素制备物均能与所测试的30种肺炎链球菌血清型菌株结合。这种结合是广谱的，提示可能存在一个共同的、保守的靶抗原。
细胞壁多糖（CWP）是主要结合靶点
研究表明，同种血凝素能与缺乏荚膜但具有厚CWP层的C-突变株结合，且这种结合可被可溶性CWP有效抑制。这证实了保守的CWP是同种血凝素广谱结合肺炎链球菌的主要靶标，尽管CWP本身并不含有ABO抗原。
同种血凝素亦能靶向特定荚膜多糖
通过可溶性多糖抑制实验发现，除了CWP，同种血凝素（特别是抗-A同种血凝素）还能特异性结合某些血清型的荚膜多糖（如7F和9V）。当将同源CPS和CWP联合用于抑制时，对结合的抑制效果优于单独使用同源CPS或异源CPS-CWP组合，提示存在能够同时识别CWP和特定CPS的抗体克隆，或存在分别识别不同多糖的克隆群体。
证实协同多反应性的存在
通过用可溶性CWP吸附去除CWP交叉反应性抗体后，再检测剩余抗体对肺炎链球菌的结合，研究人员发现，每种同种血凝素制备物仍能显著结合约20-25%的测试血清型（例如，抗-A同种血凝素结合9V等）。这些血清型已知不表达ABO样结构，且不同同种血凝素制备物的结合谱存在部分重叠和差异。这强有力地证明了同种血凝素群体内存在具有不同交叉反应模式的克隆，它们协同作用实现了对多种肺炎链球菌抗原的识别。
同种血凝素对侵袭性肺炎链球菌病的保护作用有限
基于丹麦全国性登记数据的流行病学分析显示，总体上，不同ABO血型个体间的IPD总风险没有显著差异。当根据体外结合实验确定的血清型反应性分组进行深入分析时，仅发现一个具有统计学意义的关联：与A型或AB型血（不产生抗-A或抗-A,B同种血凝素）的个体相比，B型或O型血（能产生抗-A或抗-A,B同种血凝素）的个体患9V血清型IPD的风险降低了约19%（OR 1.2）。这表明，尽管存在体外结合活性，同种血凝素对IPD的整体保护作用似乎有限。
结论与意义
本研究首次令人信服地证实，同种血凝素除了对其经典的ABO血型抗原具有特异性外，还表现出对肺炎链球菌表面多糖抗原（包括保守的CWP和特定的CPS）的协同多反应性。这一发现将协同多反应性的概念从抗-αGal抗体扩展到了另一类重要的天然抗体——同种血凝素，支持了“协同多反应性可能是抗原限定抗体的一个普遍特征”这一观点，深化了我们对天然抗体库功能广度的理解。
然而，这种广泛的体外反应性并未转化为对IPD的显著群体水平保护。这可能源于多种因素：大部分反应性针对的是通常认为非保护性的CWP；抗体结合可能未能有效触发必要的免疫效应功能；个体间同种血凝素反应谱可能存在差异；或者在不产生特定同种血凝素的个体中，其他抗体补偿了其功能。从进化角度看，所有ABO血型在人群中的持续存在也暗示，基于血型的抗感染优势可能并不显著。
这项研究不仅重塑了对同种血凝素功能景观的认识，也强调了天然抗体多反应性在宿主防御中作用的复杂性。它为进一步研究其他天然抗体的类似特性奠定了基础，并提示在评估抗体介导的免疫保护时，需考虑抗体群体的协同作用及其功能输出的多重调控因素。未来的研究可聚焦于分离单个同种血凝素克隆以精确解析其特异性，并通过功能实验探讨其结合后的生物学效应，从而更全面地揭示这类天然抗体在免疫监视和病理过程中的双重角色。
