直击通用流感疫苗 深入追踪流感HA-Stalk抗体作用新机制

　　

近期天气变幻莫测，不少人因为家中有人患上了流感，想要去打流感疫苗，但是一听介绍：流感疫苗只针对本年度主要流行性病毒株，而且一旦接触未包含型别的成分，也会“中招”，顿时心里打了退堂鼓——今年也就只剩下十几天了，明年的病毒株不同，难不成还要再打一次？如果能有一种通用的流感疫苗就好了。

这确实就是目前全球科学家正在寻求的流感解决方案之一，“理想情况是通过接种一次这种疫苗，就能产生覆盖全部亚型的具有交叉保护的免疫应答，即使在病毒基因组快速变异的情况下，也依然能够提供足够的长期免疫保护”，来自中山大学公共卫生学院（深圳）的陈耀庆教授解释道。

陈耀庆研究组主要从事病毒感染或疫苗接种后机体的体液免疫应答机制研究，他与芝加哥大学Patrick C. Wilson教授合作，报道了一种由流感血凝素颈部（HA-stalk）特异性抗体介导的新保护机制：通过空间位阻抑制神经氨酸酶（NA）活性，这种空间位阻能够阻断NA催化唾液酸与HA糖苷键的水解，从而抑制新生流感病毒粒子的释放。

什么是HA-stalk呢？流感病毒颗粒含有两种主要的表面糖蛋白，血凝素（HA）和神经氨酸酶（NA），一般流感病毒疫苗主要针对HA的球状头部（HA-head）产生相应的抗体，以阻断病毒附着于宿主细胞，而HA-stalk则是血凝素颈部位置，这一位置比HA-head更加保守，针对这个区域的抗体能够中和广泛的流感病毒亚型。

因此HA-stalk抗体成为了目前几种“一次性”通用流感疫苗研究的基础，目前认为HA-stalk抗体的保护机制有两种：一是将血凝素三聚体锁定在融合前构象中，从而阻断病毒融合和进入宿主细胞，二是通过抗体FC片段的抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用来发挥保护作用。

在最新论文中，陈耀庆等人提出了另一种新的HA-stalk抗体保护机制：HA-stalk特异性的抗体通过与HA颈部的结合，阻断NA酶与唾液酸的空间接触，从而抑制NA酶的活性效应，最终抑制新生病毒粒子的释放。

他们利用一组特征良好的HA-Stalk单克隆抗体进行ELLA/NA-STAR实验，解析了HA-Stalk抗体抑制NA活性的机制。在ELLA实验中研究组成员发现HA-Stalk能够抑制甲型流感病毒NA活性，在NA-STAR实验中未观察到类似结果。

同时，研究还发现与完整抗体相比，HA-Stalk抗体来源的F(ab’)2片段具有较弱的抑制NA活性的能力，这为HA-Stalk抗体从空间上限制NA与唾液酸接触提供了第一个证据。研究人员通过ELLA证明在HA与NA不在同一个病毒颗粒上时，HA-stalk抗体会失去NA的抑制效应，这些结果都表明HA-Stalk单克隆抗体通过空间位阻抑制NA活性，这是HA-Stalk抗体发挥保护作用的另一新机制。

Q&A：
生物通：您能给我们解释一下什么是“一次性”通用流感疫苗吗？流感病毒流行株在人群中经常变异，如何能做到“通用”呢？

陈教授：这是个非常好的问题，疫苗接种是预防流感最有效的手段，可以显著降低接种者罹患流感的风险。但由于流感病毒流行株经常变异，对不同的病毒毒株，人体缺乏交叉免疫保护，所以每年都需要接种包含不同亚型（甲型H1N1，H3N2和乙型病毒）的季节性流感疫苗。经过科学家多年的研究努力，随着广谱的流感特异性中和单克隆抗体的发现，研究人员发现它们不仅可以识别与结合不同时期、不同亚型的流感毒株，还能在体内外抑制这些病毒的复制，这些单抗是由非常保守的HA颈部免疫原刺激B细胞产生的, 这为“一次性”通用流感疫苗设计的提供了理论基础。这里的通用流感疫苗是指能够靶向诱导流感病毒保守HA-stalk区域免疫应答的疫苗，理想情况是通过接种一次或几次这种疫苗，就能产生覆盖全部亚型的具有交叉保护的免疫应答，这种应答在流感病毒快速突变的情况下，也依然能够提供足够的长期的广谱免疫保护，这样就不用每年都接种流感疫苗了。

生物通：新的HA-stalk抗体保护机制与之前的机制具体有何区别？这些区别对疫苗设计有何影响？

陈教授：在本研究之前，主要认为HA-stalk抗体主要有两个保护机制，一是阻断病毒与受感细胞的融合和进入，二是通过抗体FC片段的抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用来发挥保护作用。

我们的研究发现HA-stalk抗体可以通过空间位阻影响神经氨酸酶的活性，进而抑制新生病毒粒子的释放。这个保护机制的发现说明我们设计疫苗的时候也要充分考虑抗体的空间位阻效应，需要设计不同空间表位的免疫原。

生物通：目前国内外科学家们都在朝着不同方向，尝试研发人体适用的疫苗，有的是针对M2蛋白成分，有的是针对HA，有的是基于多肽，相对而言，您认为哪一种（或哪些）最具有潜力？

陈教授：对的，这些都是很有希望的流感广谱疫苗研究方向。其中针对HA-stalk方向的疫苗具有非常大的潜力，HA-stalk抗体已在动物体内充分证明了其具有免疫原性且广谱的保护效应；只要通过适当的方法，优化现行的免疫策略是能诱导出这种免疫应答的；另一方面，这项研究也进一步加强了HA-stalk作为疫苗潜在免疫原的重要性。

我想补充的一点是基于我们前期的研究发现，另外一个流感膜蛋白神经氨酸酶（NA）也将是潜在的广谱流感疫苗的重要免疫原，因为它比HA膜蛋白更保守，且能诱导具有保护效应的广谱免疫应答。

生物通：一些研究组已经在小鼠中证明了通用疫苗的长效免疫，是否能介绍下贵研究组接下来的计划，是否也考虑动物实验，临床实验？

陈教授： 我们课题组将会致力于采用新方法寻找与鉴定新型的更广谱的HA-stalk与神经氨酸酶（NA）的免疫原表位，运用不同的免疫策略验证这些表位在动物体内的免疫应答反应与保护效应。现在距临床试验还很远，但长期来看，若条件与预期实验结果允许，我们也期待能开展临床试验。

（生物通）

原文标题：
Hemagglutinin stalk-reactive antibodies interfere with influenza virus neuraminidase activity by steric hindrance
Yao-Qing Chen, Linda Yu-Ling Lan, Min Huang, Carole Henry, Patrick C. Wilson
https://jvi.asm.org/content/early/2018/12/03/JVI.01526-18

作者简介：

 
陈耀庆 教授（博士生导师）
中山大学****引进人才

研究方向：
1. 病毒感染与体液免疫应答
2.  B细胞的亲和力成熟机制
3. 人源单克隆抗体的研发和临床应用
4. 新型流感疫苗的设计与优化
 
工作经历
2018/10-          中山大学公共卫生学院（深圳），教授
2017/06-2018/09   芝加哥大学医学院，研究专员   
2013/06-2017/05   芝加哥大学医学院，博士后
2012/09-2013/05   明尼苏达州立大学药学院，博士后

教育经历
2006/09-2012/05   武汉大学/中国科学院武汉病毒研究所，微生物，理学博士
2002/09-2006/07   武汉大学，生物技术基地班，理学学士
 
研究简介
本课题组主要研究病毒感染或疫苗接种后机体的体液免疫应答机制，研究对象主要包括流感病毒，登革热病毒等新发与再发病原微生物，将综合运用免疫学，病毒学，结构生物学与生物信息学等多学科方法，以人源B淋巴细胞分选的单克隆抗体为材料，深入剖析B细胞体液免疫应答分子机制，为疫苗设计与优化提供理论基础。与此同时，研究与开发人源治疗性、抗病毒单克隆抗体，为最终治愈患者而努力。已发表SCI文章共16篇，包括Cell， The Journal of Experimental Medicine，Journal of Virology等。