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想让HIV疫苗真正发挥作用,不仅要找到对的HIV抗原,还要考虑抗原放多少、怎么排列,以及怎样与B细胞结合。

红枫湾APP:8月12日,美国斯克里普斯研究所、得克萨斯大学医学分部和国际艾滋病疫苗行动组织研究团队在《科学·转化医学》上发表的两项临床前研究发现,提高疫苗纳米颗粒与特定B细胞总结合强度(avidity),可让小鼠产生更强、更持久的免疫反应。

研究背景

HIV疫苗研发的一大难题,是如何诱导人体产生能够识别多种HIV毒株的广谱中和抗体(bnAbs),并让这种免疫反应长期维持。

斯克里普斯团队今年6月在《Nature》发表研究表明,通过一系列循序渐进的疫苗接种,“训练”非人灵长类动物的B细胞不断成熟,最终可成功诱导出具有功能的HIV广谱中和抗体。而此研究的一个关键在于——在最后一次疫苗接种中使用了纳米颗粒。

在此基础上,此次两项新研究要解决的是——什么样的纳米颗粒结构,才能让免疫反应更强、维持得更久?

研究方法

新研究重点关注疫苗纳米颗粒与体内目标前体B细胞(一种能够成熟为释放抗体的白细胞)的结合强度。

而这种总体结合力主要受两个因素影响:单个纳米颗粒内各个B细胞附着点的重复性和结合强度。

红枫湾小编:简单理解就是:不仅要看单个“钩子”抓得牢不牢,还要看一个纳米颗粒上同时有多少个“钩子”可以抓住B细胞。

为了把这两个因素分开研究,团队设计了6种结构不同的疫苗纳米颗粒。

这些颗粒大小等主要条件保持一致,但表面能够正常与B细胞结合的功能位点数量不同:最多的有60个功能性结合位点,最低则为0。

随后,研究人员给经过改造的小鼠接种这些纳米颗粒疫苗,以探究重复接种如何影响各个阶段的整体免疫反应。

注:这些小鼠体内含有能够识别纳米颗粒特定抗原位点的前体B细胞,用于模拟未来HIV疫苗需要激活的目标B细胞。

研究结果

第一项研究:总结合强度如何影响免疫反应的持久性

▶研究发现,纳米颗粒表面的功能性结合位点重复度越高,产生的免疫反应总体越持久。

具体来看,高重复度纳米颗粒能够促进更多记忆B细胞和长寿命浆细胞形成,同时让血液中的抗体维持更长时间——所有这些对于疫苗长期保护都至关重要。

▶进一步研究证实,这种免疫反应的增强主要是由纳米颗粒的重复结构驱动的,而不仅仅是因为抗原或功能性位点总量增加。

▶研究还发现,虽然结合强度在驱动许多免疫反应中也很重要,但结合位点的重复度影响更加明显。

第二项研究:总结合强度如何影响生发中心内的B细胞竞争

注:生发中心可以理解为B细胞的“训练场”。疫苗激活B细胞后,一部分B细胞会在这里不断突变、筛选和成熟,最终留下能够更好识别抗原的细胞。

研究发现:

·与识别低重复度纳米颗粒的前体B细胞相比,能够识别高重复度纳米颗粒的前体B细胞,在生发中心内更具竞争优势,也更容易继续成熟;

·提高单个结合位点的结合强度,同样能够促进B细胞成熟,但效果不及提高重复度明显;

·当研究人员人为减少其他竞争性B细胞后,抗原重复度带来的优势便基本消失。

正常情况下,体内存在大量不同类型的前体B细胞,它们竞争与疫苗纳米颗粒结合。但当研究人员维持目标前体B细胞数量,同时减少其他竞争性B细胞后,结合位点重复度对目标B细胞的优势便不再明显。

红枫湾小编:这说明,高重复度纳米颗粒的一个重要作用,可能是帮助目标B细胞在激烈的免疫竞争中“胜出”。

研究团队认为,这或许能够解释一个长期存在的问题:一些重复性低的疫苗在早期临床前模型中表现良好(这些模型的前体B细胞群体多样性较低),但最终在人体试验中却失败了。

研究意义

这两项研究并没有证明某种HIV疫苗已经能够预防感染,实验目前也主要停留在小鼠阶段。

它真正提供的是一个新的疫苗设计思路——疫苗表面放多少个抗原、这些抗原如何排列,可能不仅决定免疫反应有多强,还会影响哪些B细胞最终胜出,以及这种免疫记忆能够维持多久。

虽然还需要更多研究确认这些发现是否同样适用于人类,但它们为未来HIV以及其他疾病的疫苗设计提供了新的参考。

红枫湾小编:此次研究虽然距离真正的人体保护效果还有很远,但至少进一步说明,疫苗的结构本身,也可能决定免疫反应能不能既强又持久。