拉霍亚免疫研究所(La Jolla Institute for Immunology, LJI)的科学家表示,他们是世界上首批成功鉴定出能够中和麻疹病毒(Measles virus, MeV)的人单克隆抗体(monoclonal antibodies, mAbs)的研究团队。这些抗体源自一名多年前接种过麻疹、腮腺炎、风疹(MMR)疫苗的个体的记忆B免疫细胞,它们与麻疹病毒的关键血凝素(hemagglutinin, H)和融合(fusion, F)表面蛋白结合,阻止病毒侵入宿主细胞。
该研究由LJI教授、总裁兼首席执行官Erica Ollmann Saphire博士领导,研究人员认为,这组新发现的人单克隆抗体可能成为未来对抗麻疹感染的医疗疗法基础。在他们最新报告的研究中,团队表明,在麻疹感染的啮齿动物模型中,输注这些抗体可使病毒载量降低500倍。
Saphire表示:"这些抗体可以作为预防措施——防止初次感染——同时在病毒暴露后也可作为治疗手段来对抗麻疹感染。可能只需给某人输注这些抗体,就能提供他们所期望拥有的免疫反应。"
研究团队在《细胞宿主与微生物》(Cell Host & Microbe)期刊上发表的研究论文("Human neutralizing antibodies targeting the measles virus hemagglutinin and fusion surface proteins")中得出结论:"这些全人源单克隆抗体的特性鉴定为预防或治疗重新出现的麻疹病毒提供了途径。"
作者写道:"麻疹病毒是一种高度传染性的副粘病毒,可导致严重的并发症甚至死亡,特别是对婴儿和幼儿而言。源自A基因型麻疹病毒株的减毒活疫苗可为接种者提供终身免疫力,并对循环中的所有24种麻疹病毒基因型产生保护性抗体。"
然而,近年来,疫苗接种率的下降已导致美国及全球范围内致命的麻疹疫情爆发。麻疹病例的急剧上升对数百万无法接种麻疹疫苗的人来说尤其危险。虽然麻疹疫苗极其安全有效,但它确实含有活的减毒病毒。这意味着免疫系统受损的人群,如孕妇或正在接受化疗的人,包括儿童,都不能接种疫苗。最年幼的人群也面临风险。婴儿必须等到12个月大才能接种疫苗,而美国大多数儿童要到六岁才能完全接种麻疹疫苗。
Saphire表示:"越来越多的人无法接种疫苗或尚未完全接种疫苗。无法接种疫苗或尚未接种疫苗的同一人群,恰恰是麻疹病毒感染可能最为严重甚至致命的人群。"
直到最近,足够多的人接种了麻疹疫苗,使得未接种群体的暴露风险非常低。不幸的是,这种社区保护——群体免疫——已不复存在。LJI科学家们致力于为最脆弱人群寻找治疗方案。
目前尚无针对麻疹的特异性疗法来帮助患者。新研究表明,单克隆抗体疗法可能是一个可行的选择。单克隆抗体治疗包含大量中和抗体,已被广泛用于各种传染病的治疗。甚至婴儿每年都会接受单克隆抗体疗法来预防呼吸道合胞病毒(RSV)感染。
要设计针对麻疹的单克隆抗体治疗方案,研究人员需要清晰了解人类抗体如何对抗病毒。然而,正如他们所指出的:"尽管麻疹病毒在全球普遍存在,且疫苗使用广泛,但很少有研究绘制出人类抗体反应图谱。我们尚不清楚来自麻疹疫苗接种或自然感染的人类抗体如何识别并保护机体免受病毒侵害。"
Saphire及其同事首先利用成像技术——冷冻电子显微镜(cryo-electron microscopy, cryo-EM)——捕捉了抗体如何与麻疹病毒结合的首批影像。他们首先研究了小鼠抗体,并在近期一篇论文中发表了这项工作。该初步研究表明麻疹病毒在哪些部位易受抗体攻击。研究人员发现,小鼠抗体附着在病毒融合蛋白上,以阻止病毒进入细胞。
为了确定人类抗体是否能起到相同作用,研究人员分析了一名临床研究志愿者的血液。他们解释道:"我们评估了15名接种过MMR疫苗的供体对麻疹病毒的多克隆反应,以确定具有疫苗诱导的保护性循环抗体的个体。"他们选择的这位56岁女性志愿者多年前已接种麻疹疫苗,体内已备有可对抗麻疹病毒的抗体。该个体"表现出最高的多克隆反应和最多的H和F反应性记忆B细胞。"
从这一份血液样本中,LJI科学家分离出与麻疹病毒融合蛋白结合的抗体,以及与其他结合病毒血凝素蛋白的抗体。随后,他们捕捉到了这些抗体与麻疹病毒结合的3D图像。研究第一作者、LJI讲师Dawid Zyla博士表示:"我们发现这些抗体效力异常强大,比会议上报告的类似分子强两个数量级。"
麻疹病毒是一种会变形的病毒。当它遇到人类细胞时,会展开以暴露与宿主细胞膜融合的病毒机制。新研究表明,靶向融合蛋白的抗体通过将蛋白锁定在原位发挥作用,使病毒无法变形并感染宿主细胞。下一步是在临床前动物模型中测试这些抗体。俄亥俄州立大学(The Ohio State University)的研究合作者在棉鼠中进行了关键实验。他们发现,所有四种主要抗体在麻疹暴露前或麻疹病毒感染后24至48小时内给予时,都能降低病毒载量。其中一种被指定为3A12的抗体,它与F蛋白上的一个位点结合,使循环中的病毒实际上无法检测到。
尽管仍需更多工作,但研究人员认为这些抗体是在抗击麻疹斗争中极具前景的工具。他们新获得的抗体结构图像提供了制造世界上首个麻疹病毒暴露前或暴露后治疗所需的基础材料。Saphire表示:"现在我们知道我们的目标是什么,我们也拥有了所需的抗体。"
作者在论文中指出:"此处鉴定的保护性单克隆抗体靶向四个不同的非竞争性表位,可以作为联合疗法组合使用,以增强治疗效力,维持持久保护,并降低病毒逃逸风险……这些人类单克隆抗体本身识别保守位点,并通过互补机制抑制麻疹,代表了开发急需治疗方案的基础,因为全球麻疹病毒感染正在激增。"
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