微生物所研發(fā)獲得寨卡病毒人源治療性抗體
發(fā)布時間：2016-12-23 9:54:38??????瀏覽次數(shù)：
中國科學院微生物研究所微生物生理與代謝工程重點實驗室研究員嚴景華與病原微生物與免疫學重點實驗室研究員、中科院院士高福合作，在研發(fā)寨卡病毒治療性抗體方面取得重要進展，率先找到高效、特異性人源寨卡病毒（zika virus， ZIKV）治療性抗體及其機制，該抗體在小鼠模型上能有效治療ZIKV感染，有望成為治療其感染的候選藥物。
該成果于12月14日在國際權威學術刊物Science Translational Medicine發(fā)表題為Molecular determinants of human neutralizing antibodies isolatedfrom a Zika patient學術論文。嚴景華課題組副研究員王奇慧，碩士研究生楊化冰，江西省疾病預防控制中心博士劉曉青以及高福團隊博士戴連攀共享文章第一作者。該研究也得到加拿大國立衛(wèi)生研究院研究員邱香果、中國疾病預防控制中心研究員梁米芳、清華大學教授程功、中國醫(yī)學科學院教授秦川大力協(xié)助與支持。
隨著研究的深入，ZIKV的危害逐漸被揭示，從最初的發(fā)燒、皮疹等輕微癥狀，到引起新生兒小頭癥和格林-巴利綜合征等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。最近高福團隊與Michael Diamond團隊獨立研究均揭示，ZIKV在小鼠模型中引起睪丸損傷并最終導致雄性不育。截至目前還沒有ZIKV疫苗及藥物上市。
ZIKV表面含有E蛋白（Envelope），含有三個不同的結構域（DI，DII和DIII）是負責受體識別與膜融合的重要蛋白，含有產(chǎn)生中和抗體的重要表位。研究團隊從一例南美輸入病例入手，采集其康復后的血液并分離PBMCs，然后以ZIKV E蛋白為誘餌從PBMCs中分選到33個結合E蛋白的記憶性B細胞，并且鑒定出其中14個B細胞的抗體序列。表達、純化這些抗體后，進行一系列的功能驗證。首先，ELISA、SPR實驗證明有13株抗體結合E蛋白，親和力相差較大 (KD=10-6~10-11M)；競爭實驗表明13株抗體結合在E蛋白的至少5個不同表位。其次，細胞水平的體外中和實驗表明，結合其中3個表位的抗體具有高中和活性（IC50=0.17~1.87μg/ml）；動物水平（小鼠感染模型）的體內(nèi)功能檢測發(fā)現(xiàn)三個不同表位的高中和活性抗體（Z20，Z3L1和Z23）分別可以完全保護小鼠。最后，利用結構生物學手段，闡明三株保護性抗體與E蛋白的結合模式并揭示其作用機制。其中，Z20同時結合E蛋白二聚體中相鄰E蛋白的DII，Z3L1主要結合E蛋白二聚體中一個E蛋白的DI以及DI與DII的連接區(qū)域，Z23主要結合DIII，同時插入到相鄰兩個E蛋白二聚體的溝槽中。三株抗體通過結合E蛋白的不同結構域影響膜融合過程中E蛋白構象變化從而影響病毒感染，同時Z23也有可能阻斷ZIKV與受體的結合進而阻止ZIKV感染。其中，兩株抗體(Z3L1和Z23)特異性阻斷ZIKV感染，對于登革熱等黃病毒沒有交叉反應，有望進一步開發(fā)成藥物，相關臨床前研究正在進行并獲得專利保護，為人類防治ZIKV提供了重要的抗體藥物支撐。
抗原特異性免疫球蛋白及單克隆抗體在新生突發(fā)傳染病應急治療中起著重要作用。SARS、H5N1等康復病人血清可以有效治療重癥患者。然而這種血清依賴于康復者數(shù)量，限制其大規(guī)模使用。本研究建立的B細胞單細胞測序技術能夠從康復者中快速分離鑒定出抗原特異的中和抗體，并在短時間內(nèi)達到規(guī)模化生產(chǎn)，提供大量的有效的應急抗體。同時通過對感染病人中和抗體產(chǎn)生機制及表位的確立，進一步指導疫苗的設計和研發(fā)。這一技術平臺的建立對于我國應對新生突發(fā)傳染病的暴發(fā)、保障國民健康及社會穩(wěn)定具有重要意義。
此項研究得到國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFC1200300）以及寨卡疫情防控科技攻關應急專項的支持。王奇慧獲中國科協(xié)首屆“青年人才托舉工程”項目資助。高福是國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目首席科學家。
該成果于12月14日在國際權威學術刊物Science Translational Medicine發(fā)表題為Molecular determinants of human neutralizing antibodies isolatedfrom a Zika patient學術論文。嚴景華課題組副研究員王奇慧，碩士研究生楊化冰，江西省疾病預防控制中心博士劉曉青以及高福團隊博士戴連攀共享文章第一作者。該研究也得到加拿大國立衛(wèi)生研究院研究員邱香果、中國疾病預防控制中心研究員梁米芳、清華大學教授程功、中國醫(yī)學科學院教授秦川大力協(xié)助與支持。
隨著研究的深入，ZIKV的危害逐漸被揭示，從最初的發(fā)燒、皮疹等輕微癥狀，到引起新生兒小頭癥和格林-巴利綜合征等神經(jīng)系統(tǒng)疾病。最近高福團隊與Michael Diamond團隊獨立研究均揭示，ZIKV在小鼠模型中引起睪丸損傷并最終導致雄性不育。截至目前還沒有ZIKV疫苗及藥物上市。
ZIKV表面含有E蛋白（Envelope），含有三個不同的結構域（DI，DII和DIII）是負責受體識別與膜融合的重要蛋白，含有產(chǎn)生中和抗體的重要表位。研究團隊從一例南美輸入病例入手，采集其康復后的血液并分離PBMCs，然后以ZIKV E蛋白為誘餌從PBMCs中分選到33個結合E蛋白的記憶性B細胞，并且鑒定出其中14個B細胞的抗體序列。表達、純化這些抗體后，進行一系列的功能驗證。首先，ELISA、SPR實驗證明有13株抗體結合E蛋白，親和力相差較大 (KD=10-6~10-11M)；競爭實驗表明13株抗體結合在E蛋白的至少5個不同表位。其次，細胞水平的體外中和實驗表明，結合其中3個表位的抗體具有高中和活性（IC50=0.17~1.87μg/ml）；動物水平（小鼠感染模型）的體內(nèi)功能檢測發(fā)現(xiàn)三個不同表位的高中和活性抗體（Z20，Z3L1和Z23）分別可以完全保護小鼠。最后，利用結構生物學手段，闡明三株保護性抗體與E蛋白的結合模式并揭示其作用機制。其中，Z20同時結合E蛋白二聚體中相鄰E蛋白的DII，Z3L1主要結合E蛋白二聚體中一個E蛋白的DI以及DI與DII的連接區(qū)域，Z23主要結合DIII，同時插入到相鄰兩個E蛋白二聚體的溝槽中。三株抗體通過結合E蛋白的不同結構域影響膜融合過程中E蛋白構象變化從而影響病毒感染，同時Z23也有可能阻斷ZIKV與受體的結合進而阻止ZIKV感染。其中，兩株抗體(Z3L1和Z23)特異性阻斷ZIKV感染，對于登革熱等黃病毒沒有交叉反應，有望進一步開發(fā)成藥物，相關臨床前研究正在進行并獲得專利保護，為人類防治ZIKV提供了重要的抗體藥物支撐。
抗原特異性免疫球蛋白及單克隆抗體在新生突發(fā)傳染病應急治療中起著重要作用。SARS、H5N1等康復病人血清可以有效治療重癥患者。然而這種血清依賴于康復者數(shù)量，限制其大規(guī)模使用。本研究建立的B細胞單細胞測序技術能夠從康復者中快速分離鑒定出抗原特異的中和抗體，并在短時間內(nèi)達到規(guī)模化生產(chǎn)，提供大量的有效的應急抗體。同時通過對感染病人中和抗體產(chǎn)生機制及表位的確立，進一步指導疫苗的設計和研發(fā)。這一技術平臺的建立對于我國應對新生突發(fā)傳染病的暴發(fā)、保障國民健康及社會穩(wěn)定具有重要意義。
此項研究得到國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFC1200300）以及寨卡疫情防控科技攻關應急專項的支持。王奇慧獲中國科協(xié)首屆“青年人才托舉工程”項目資助。高福是國家自然科學基金創(chuàng)新研究群體項目首席科學家。
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