病毒糖蛋白纳米盘平台：疫苗分析技术的突破性工具

《Nature Communications》：Virus glycoprotein nanodisc platform for vaccine analytics

本研究针对包膜病毒跨膜糖蛋白在疫苗研发中难以体外表征的难题，开发了基于纳米盘技术的抗原展示平台。通过SPR结合实验、FACS分选B细胞及冷冻电镜（cryo-EM）结构分析，成功解析HIV MPER靶向免疫原与广谱中和抗体（如10E8）的3.5??复合物结构，并验证其对埃博拉病毒糖蛋白的普适性，为下一代疫苗设计提供新范式。

　　

包膜病毒（如HIV和埃博拉病毒）表面的跨膜糖蛋白是中和抗体的关键靶标，也是疫苗研发的核心抗原。尽管mRNA-LNP（脂质纳米颗粒）技术能够实现这类蛋白在体内的表达，但体外研究仍面临挑战：跨膜区的疏水性导致蛋白难以溶解，且传统方法多依赖截短的可溶性版本，无法模拟天然构象。这限制了疫苗研发中对抗原真实结构的分析，以及接种后抗体反应的精准评估。

为解决这一瓶颈，研究人员在《Nature Communications》发表论文，开发了一种将跨膜糖蛋白整合至纳米盘（nanodiscs）的创新平台。纳米盘是由磷脂和膜支架蛋白形成的盘状结构，能稳定包裹跨膜蛋白并模拟其天然膜环境。研究团队以HIV病毒的膜近端外部区域（Membrane Proximal External Region, MPER）为模型，证明纳米盘可作为理想工具用于抗原-抗体互作分析、B细胞筛选和结构解析。

关键技术方法包括：利用表面等离子共振（SPR）定量分析抗体与纳米盘抗原的结合动力学；通过流式细胞分选（FACS）从免疫动物或人源样本中分离抗原特异性B细胞；采用单颗粒冷冻电镜（cryo-EM）解析抗原-抗体复合物高分辨率结构（达3.5??）。

纳米盘组装与抗原展示验证

通过将HIV MPER靶向免疫原嵌入纳米盘，研究证实其能正确折叠并保留中和抗体表位。SPR实验显示，纳米盘抗原与广谱中和抗体（如10E8、4E10）具有高亲和力结合，优于可溶性抗原版本。

B细胞应答分析

利用荧光标记的纳米盘抗原，通过FACS成功分选出结合MPER的B细胞，证明该平台可用于评估疫苗接种后的体液免疫应答质量。

高分辨率结构解析

冷冻电镜解析了MPER免疫原纳米盘与10E8、DH511.2K3及VRC42.01三种中和抗体的复合物结构，首次在近原子分辨率（3.5??）下揭示抗体如何识别膜嵌入表位，为理性设计靶向MPER的免疫原提供模板。

平台普适性验证

研究进一步将埃博拉病毒糖蛋白嵌入纳米盘，证实其能稳定呈现天然构象并结合中和抗体，拓展了平台对其他病原体的适用性。

该研究建立的纳米盘平台填补了跨膜糖蛋白体外分析技术的空白，使疫苗抗原能够在近生理状态下进行表征。其结构数据为基于结构的免疫原设计奠定基础，而通用性设计有望加速针对HIV、埃博拉等病毒的新一代疫苗研发。