
由斯克里普斯研究所(TSRI)的科学家领导的研究小组,与国际艾滋病疫苗倡议组织(IAVI)合作,发现了HIV病毒的一个新脆弱位点。利用人类抗体攻击这一位点,可以中和多种HIV病毒株的感染力。相关论文发表于《免疫》(Immunity)杂志。
TSRI免疫学和微生物学系教授、IAVI中和抗体中心(NAC)及美国国立卫生研究院(NIH)HIV/AIDS疫苗免疫学和免疫原发现中心(CHAVI-ID)科学主任Dennis R. Burton指出:“HIV仅有少数已知的脆弱位点,本研究描述了一个新位点,预计将在疫苗开发中发挥重要作用。”
TSRI整合结构和计算生物学系主任、结构生物学教授Ian A. Wilson表示:“在HIV上发现新的脆弱位点令人兴奋。”
该研究是IAVI和NIH资助的大型项目的一部分,旨在开发有效的抗HIV疫苗。疫苗通过针对HIV保守脆弱位点引发强效持久的免疫反应,这些位点在病毒株间差异小,被抗体捕获后可使病毒无法感染细胞。
HIV的防护机制:HIV通常将保守脆弱位点隐藏在难以捕获的糖类致密层和快速突变的表面部分之下。大多数抗感染抗体应答针对快速突变部分,因此效果短暂。
此前,科学家已鉴别出几组“广泛中和”抗体,能触及病毒上的4个脆弱保守位点。这些位点暴露于表面抗原——花状包膜(Env)蛋白gp140,gp140从病毒包膜伸出,用于捕获和穿透宿主细胞。
研究人员通过测试IAVI“G协议”(Protocol G)的血液样本,鉴别病毒新脆弱位点。IAVI与非洲、印度、泰国、澳大利亚、英国及美国的临床研究中心合作,收集了1800多名健康HIV阳性志愿者的血液样本,寻找罕见广泛中和抗体。结果证实少数样本的血清阻断了多种HIV病毒株的感染力,表明存在广泛中和抗体。2009年,IAVI、TSRI和Theraclone Sciences制药公司的科学家成功分离并鉴定了10年来首个针对HIV的新型广泛中和抗体。
随后,论文关键作者、Burton实验室助理研究员Emilia Falkowska和同事发现,8个密切相关的抗体导致了样本中大部分HIV中和活性。科学家确定了其中两种最广泛的中和抗体PGT151和PGT152,它们能阻断全球约三分之二的HIV病毒株感染。
奇怪的是,尽管具有广泛中和力,这些抗体并不结合以往描述的Env上的任何脆弱点(表位),甚至不能紧密结合Env两个蛋白亚基纯化gp120或gp41的任何位置。大多数以往描述的广泛中和HIV抗体结合其中一个Env亚基。研究人员最终确定,PGT151和PGT152并非仅附着于gp120或gp41,而是结合两个位点。
事实上,gp120和gp41组装成一种Env结构,并非gp120-gp41组合,而是一种三聚体。PGT151和152的结合位点存在于这一成熟、正确组装的Env三聚体结构上。
Falkowska说:“这是我们发现的第一个能明确区分成熟Env三聚体和所有其他形式Env的HIV中和抗体。这非常重要,因为病毒利用这种形式的Env感染细胞。”
结构揭示:研究人员对这一新脆弱表位进行了初步结构分析。“这是一个非常复杂的表位,”TSRI Wilson实验室助理研究员Claudia Blattner说。
令人惊讶的是,PGT151系列抗体结合Env三聚体后稳定了其脆弱结构。“通常纯化天然Env三聚体时,它会瓦解,难以研究。找到一种能稳定它的抗体是重要突破,”Ward说。
尽管PGT151位点作为HIV疫苗攻击位点很有价值,研究也表明HIV上还存在其他相似复合物和脆弱表位。
原文检索:http://www.cell.com/immunity/supplemental/S1074-7613(14)00122-8