Scripps研究所综合结构和计算生物学教授Andrew Ward博士说:“发现病毒上的一个新的易感性部位总是非常令人兴奋的,因为它为合理的疫苗设计铺平了道路。”“这也表明,尽管流感疫苗研究付出了这么多年的努力,但仍有新的东西有待发现。”
“通过确定大量变异流感毒株共有的抗体易感性部位,我们可以设计出受病毒突变影响较小的疫苗。”该研究的共同资深作者帕特里克·威尔逊(patrick Wilson)医学博士说,他之前在芝加哥大学(University of Chicago)工作,最近被威尔·康奈尔医学院(Weill Cornell Medicine)聘为儿科教授,也是该机构盖尔和伊拉·德鲁基耶儿童健康研究所(Gale and Ira Drukier Institute for Children’s Health)的科学家。“我们描述的锚定抗体结合到这样的位点。抗体本身也可以被开发成具有广泛治疗应用的药物。”
在典型的一年里,美国有2000多万人感染流感,2万人死亡。抗流感疫苗通常会诱导免疫系统产生抗体,识别血凝素头部,血凝素是一种从流感病毒表面向外延伸的蛋白质。头部是HA最容易到达的区域,使其成为免疫系统的良好目标;不幸的是,它也是最多变的。年复一年,医管局的负责人经常发生变异,需要新的疫苗。
研究人员已经设计了一种更通用的实验性流感疫苗,刺激人体产生针对HA不易变化的茎段的抗体,该茎段在流感病毒粒子和HA头部之间像茎一样延伸。其中一些通用流感疫苗目前正处于早期临床试验阶段。
在这项新的研究中,一个由科学家组成的合作团队对358种不同的抗体进行了鉴定,这些人要么注射了季节性流感疫苗,要么正在进行一种实验性通用流感疫苗的一期试验,要么是自然感染了流感。
许多存在于参与者血液中的抗体是已知的能够识别HA头或柄的抗体。但一组新的抗体脱颖而出;抗体结合在茎的最底部,靠近每个HA分子附着在流感病毒粒子膜上的地方。
这份手稿的共同第一作者——沃德实验室的工作人员朱莉安娜·汉(Julianna Han)和芝加哥大学(University of Chicago)的博士后珍娜·古思米勒(Jenna Guthmiller)——将HA的这一部分命名为锚,并开始进一步研究。总的来说,科学家们从21个个体中鉴定出了50种不同的HA锚抗体。他们发现,这些抗体可以识别多种H1流感病毒,而H1流感病毒是许多季节性流感毒株的组成部分。在实验室测试中,一些抗体还能识别大流行的H2和H5流感毒株。在小鼠身上,抗体成功地保护了小鼠免受三种不同H1流感病毒的感染。
“为了增强我们对这些高度变异病毒的保护,我们需要尽可能多的工具,”韩说。“这一发现为我们的研究曲目增加了一个更强的目标。”重要的是,这些抗体似乎在人体中相当普遍,并且属于任何人的身体都能产生的一类抗体——这是设计疫苗以刺激其发展的一个重要考虑因素。
“人类的免疫系统已经有能力制造针对这种表位的抗体,所以现在只需应用现代蛋白质工程方法制造出能够诱导这些抗体数量足够多的疫苗,”Guthmiller补充道。
研究人员说,未来通用疫苗的改进迭代可以更有针对性地产生锚定抗体。直到现在,设计通用疫苗的科学家们还没有注意到是否把茎的锚定区域作为目标。理想情况下,一种通用流感疫苗将产生针对病毒多个部分(如HA锚点和茎)的抗体,以增加对进化病毒的保护。
研究人员正计划未来研究如何设计一种最直接针对不同流感毒株HA锚的疫苗。(Opp1084518)和奥地利科学基金(p34518)。
Journal Reference:
Jenna J. Guthmiller, Julianna Han, Henry A. Utset, Lei Li, Linda Yu-Ling Lan, Carole Henry, Christopher T. Stamper, Meagan McMahon, George O’Dell, Monica L. Fernández-Quintero, Alec W. Freyn, Fatima Amanat, Olivia Stovicek, Lauren Gentles, Sara T. Richey, Alba Torrents de la peña, Victoria Rosado, Haley L. Dugan, Nai-Ying Zheng, Micah E. Tepora, Dalia J. Bitar, Siriruk Changrob, Shirin Strohmeier, Min Huang, Adolfo García-Sastre, Klaus R. Liedl, Jesse D. Bloom, Raffael Nachbagauer, peter palese, Florian Krammer, Lynda Coughlan, Andrew B. Ward, patrick C. Wilson. Broadly neutralizing antibodies target a hemagglutinin anchor epitope. Nature, 2021; DOI: 10.1038/s41586-021-04356-8