新型抗体策略展示HIV疫苗的潜力：静候，然后猛攻
发布日期：2023-09-20
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在第12届国际艾滋病协会艾滋病科学大会（IAS 2023）的主题演讲中，杜克大学的威尔顿·威廉斯博士公布了一项重要发现，他们成功开发出一种艾滋病疫苗候选物，该疫苗可以有效地指导B细胞逐步产生一种广谱中和抗体（bnAbs），从而有效地阻止多种艾滋病毒株进入T细胞。
这一重大发现为防治艾滋病带来了新的希望，并为全球数百万艾滋病患者提供了新的治疗选择。
这些广泛中和抗体被设计精妙，能和病毒膜上的病毒刺突结合，而病毒刺突在病毒与细胞融合过程中仅暴露几秒钟。这些bnAbs在关键时刻会暴露出gp41的“膜近端外部区域”（MPER），比喻附着在病毒膜上的抗体就如同猛兽一般“扑上去”，迅速阻断其作用。
此外，值得注意的是，病毒的构象越是“封闭”，其MPER暴露的时间就越短暂，这与能否成功中和病毒的所谓“第1级”和“第2级”的进程密切相关。
这种疫苗是germline靶向的又一典型应用，通过“训练”B细胞，使其对HIV变得越来越敏感，并为它们所针对的病毒部分产生越来越强、越来越广效力的抗体。
之所以需要进行germline靶向，是因为正常的疫苗无法产生能够中和HIV的抗体。许多病毒，例如引起COVID的病毒，会诱导强烈的免疫应答。
然而，在首次进入体内时，HIV诱导的免疫应答是无效的，这是因为它比其他病毒的免疫原性自然要低，因为它优先感染通常指导抗病毒免疫的细胞，从而破坏免疫应答，并且因为它具有极大的变异性。
因此，产生的抗体只能中和非常特异的病毒株，而HIV可以轻易地发生基因突变以逃避这些抗体。
BnAbs是广泛中和的、“超突变”的抗体，能够靶向和穿透HIV最“保守”的部分，即它最不能通过遗传改变的部分。因此，它们可以中和这种臭名昭著易变病毒的各种亚型。然而，大约15%的慢性HIV感染者体内最终会形成BnAbs，此时它们已经太晚了，无法发挥效力。
我们也知道免疫系统中的几个B细胞能够产生bnAbs，或者能够改变成能够产生bnAbs的细胞（B细胞可以突变以产生中和抗体）。
然而，这些细胞非常罕见，它们产生bnAbs的能力最初可能只存在于潜力之中。germline靶向的目的是将免疫系统的这些前体细胞训练成经验丰富的病毒战士。
研究人员已成功从血液中分离出所期望的bnAbs，并已量化其广谱中和能力。其中，两个对病毒膜具有最大亲和力和最强MPER反应的抗体被称为2F5和m66.6。
基于bnAb的疫苗的主要作用是诱导这些抗体在HIV阴性人群中形成，以便在任何病毒感染的尝试中，病毒都会遇到已经识别它的bnAbs的阻隔。
威尔顿·威廉姆斯博士在会议上透露，在HPTN 133研究中诱导形成这些bnAbs的疫苗是一种相对简单的制剂。它由脂质纳米颗粒（脂肪滴）组成，其中包含三个相对较短的“表位”。
这些表位是病毒蛋白的长度，通常只有几个链长，可以激发强烈而特异的抗体反应。其中一个表位是gp41中的MPER序列的一部分。
该疫苗最初打算在研究的第0、3、6和12个月分别接种四剂。使用一种改良的癌细胞（称为TZM-bl）进行实验室盘培养测定，以验证抗体产生的结合能力（亲和力和特异性）。这种细胞比CD4细胞更容易被HIV感染，如果这些细胞的感染被阻断，则抗体中和能力更强、更广泛。
原计划为20名参与者接种疫苗，其中4人使用安慰剂。然而，一项中期试验表明，其中一名参与者对疫苗中的一种“缓冲”成分产生了严重的过敏反应，该成分通常是惰性化学物质聚乙二醇（PEG）。
尽管PEG的过敏反应非常罕见，但研究人员已经开始使用不含PEG的疫苗配方重新进行这项研究。预计这不会影响疫苗的免疫原性。
目前，所有20名疫苗接种者均已完成前两剂接种，其中5名受试者接受了第三剂接种，尚未有人接种全部四剂。研究发现，接受第二剂疫苗后，除一人外，所有疫苗接种者均对gp41的MPER区域产生了免疫反应；其中65%具有与已研究的bnAb 2E5相同的肽特异性反应；而35%的疫苗接种者已经发展出可检测到的、能产生这种抗体的B细胞。
只占总反应的0.03%或不到千分之一的B细胞能够产生这种能力，但关键在于，在真实感染的情况下，相对罕见的B细胞可以大量增殖并成为抗体工厂。
他们采用流式细胞术，成功分离出针对HIV MPER序列有反应的单个B细胞。虽然分离出的细胞数量仅有80个，但从这五名参与者的体内分离出的这些细胞中，他们精心挑选了38个进行克隆。
这些克隆后的细胞数量足以阻止HIV感染实验室培养的TZM-bl细胞，实现了高效的免疫防护。在两个最能产生疫苗反应的受试者中，他们的B细胞产生了2E5型bnAbs的比例显著提升，从首次接种疫苗前的不到一百万分之一，增长到接种第三次疫苗后的万分之一。这一成果展现了疫苗刺激下的免疫反应的强大与精准。
研究人员培养了36个克隆细胞，其中14个能够中和第一型HIV病毒。但是，威廉姆斯博士表示，令人惊讶的是，其中两个克隆细胞（占5%）竟然能够中和第二型HIV病毒，这是真正的中和抗体（bNab）的标志。
这两种B细胞的基因被成功测序，结果发现它们富含在基线时罕见的某些基因序列。这就确证了B细胞可通过产生“多克隆异源bNab反应”对疫苗做出反应，简单来说，这是一种能够应对多种HIV病毒的强大反应。
克隆细胞产生的最常见抗体成分在七种细胞中被发现，但其抗体蛋白长度差异很大，从14到23个氨基酸长。再次证明了其反应的广泛性。这种被命名为DH1317克隆谱系反应，意味着其发展可以通过显示必须从祖细胞发育而来的细胞来追溯其进化关系。
研究人员已发现，克隆B细胞的11个不同版本已具备产生能够中和第二型HIV病毒的抗体能力。然而需注意的是，虽然DH1317细胞所产生的抗体仅能中和15%的HIV-1型病毒，但这些抗体却能中和高达35%的HIV-1型B亚型病毒。
然而，DH1317细胞未能产生可广泛中和主要的非洲亚型（A和C）的抗体，但这些细胞确实提供了可中和这些病毒的一些抗体序列发展的证据，而且这些B细胞也能够产生可中和某些特定类型的第一层病毒。
研究人员现正计划启动新的临床试验，旨在以初始设计的方式接种至少四剂不含PEG的疫苗，从而复刻HPTN133研究。Wilton Williams希望下一阶段的研究能取得更好的成果，他表示：“缺乏额外的广度主要是由于bNAb亲和成熟度不足，以及对HIV序列多样性的认识不足。”
Williams, W. (2023). Engineered HIV-1 immunogens to induce broadly neutralising antibody (bnAb) responses. 12th IAS Conference on HIV Science, Brisbane, plenary PL01.
信息来源：【互联网】
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