针对罕见B细胞的HIV疫苗，快速中和病毒

种系靶向表位支架纳米颗粒引发罕见的广泛中和抗体(bnAb)前体对抗人类免疫缺陷病毒(HIV)。

　　

最近发表在《Nature Immunology》杂志上的一项研究表明，种系靶向表位支架纳米颗粒可引发罕见的针对人类免疫缺陷病毒(HIV)的广泛中和抗体(bnAb)前体。

广泛接种疫苗以预防抗原多样性病毒，如β冠状病毒、丙型肝炎病毒、艾滋病毒和流感病毒，需要针对可变膜糖蛋白上的保守表位的bnAb抗体。虽然已经鉴定出针对这些病毒的单克隆bnAbs，但需要具有预定义结合特异性和遗传特征的策略来诱导bnAbs。

在种系靶向疫苗设计中，启动免疫原引起罕见的bnAb前体B细胞的反应，这些细胞具有bnAb发育所需的遗传特征。在启动后，与天然糖蛋白相似的免疫原连续增强可以引导B细胞成熟，产生针对目标表位的bnAb抗体。

这种方法已被证明用于人类HIV包膜CD4结合位点的VRC01类bnAb。然而，大多数vrc01类bnAb表现出重链互补，决定3区(HCDR3)优势相互作用。

针对HIV包膜蛋白(Env)膜近端外区(MPER)的HCDR3优势型bnAbs至关重要，因为此类bnAbs(如DH511、LN01和10E8)具有高中和宽度。

研究方法

在本研究中，研究人员开发了种系靶向表位支架纳米颗粒来诱导10e8类HCDR3显性bnAb前体反应。首先，他们选择了MPER中一个表位支架，即T117v2进行优化。

该支架与成熟的10E8表现出强大的结合，但未能与下一代测序(NGS)数据库检索(NGS前体)中发现的其他10E8类前体结合。

接下来，研究小组试图开发基于T117v2的免疫原，该免疫原具有以下特征:对10E8未突变共同祖先(UCA)和NGS前体的亲和力≥10 μM，对10E8类抗体的亲和力梯度，在自组装单组分纳米颗粒上的多价显示，以及n链糖基化位点。

因此，通过迭代优化T117v2与10E8推断种系、NGS前体和UCA的结合，产生了一系列免疫原(10E8-GT)。

这些10E8-GT支架通过与来自超嗜热细菌的自组装纳米颗粒融合而聚合。将N链糖基化位点添加到支架表面以减轻脱靶反应。

这些支架将MPER稳定在10e8结合构象中，并参与类似10e8 -糖蛋白41 (gp41)的10e8类HCDR3s相互作用。接下来，研究小组评估了前体B细胞受体(BCR)库对10E8-GT免疫原的反应能力。

平均而言，10E8-GT12、10E8-GT10.1和10E8-GT9.2与0.7%、0.8%和0.05%的前体B细胞(来自hiv血清阴性供者)结合。

在这些表位支架结合细胞中，97%、94%和81%不结合相应的10E8-GT结构的10E8表位敲除(KO)版本，并被称为表位特异性BCR。

BCR测序显示，与未排序的对照数据集相比，表位特异性BCR富集了长HCDR3和HCDR3中的结合基序(YxFW)。

10E8-GT12、10E8-GT10.1和10E8-GT9.2分别有16%、23%和18%的表位特异性BCRs符合10e8级HCDR3s的标准。

接下来，研究人员从分类为10E8-GT12、10E8-GT10.1或10E8-GT9.2并具有10e8类或非10e8类HCDR3s的B细胞中合成单克隆抗体(mAbs)。他们发现70个10e8样单抗中有60个对各自的分选探针具有亲和力。

进一步的实验表明，10E8-GT支架选择性地与含有10e8类HCDR3s的前体BCR结合，并以亲和力结合它们，从而有效激活体内B细胞。

接下来，研究小组检查了10E8-GT免疫原是否会在具有不同10E8-class前体的小鼠中引起10E8-class反应。为此，我们建立了hD3-3/JH6小鼠，将小鼠JH1-JH4和DQ52片段分别替换为人JH6和DH3-3片段。

用佐剂蛋白10E8-GT10.2 12mer、10E8-GT12 24mer、10E8-GT12 12mer、mRNA脂质纳米粒(LNP)编码的10E8-GT12 24mer或对照10E8-GT9-KO 12mer免疫这些小鼠。

6周后，对免疫球蛋白D (IgD-) IgM- B细胞的免疫原特异性BCR进行测序。除对照外，所有免疫原均能诱导10e8类HCDR3s，并富集YxFw基序和长HCDR3s。

用10E8-GT12 12mer或10E8-GT10.2 12mer免疫的小鼠和用10E8-GT12 24mer免疫的11只小鼠均可检测LN01类HCDR3s。

因此，在体内，10E8- GT12可以作为蛋白或LNP诱导的反应从不同速率的10E8-和LN01类前体中传递。

接下来，研究人员用10E8-GT10.2 12mer和皂苷/单磷酰A脂质A纳米颗粒(SMNP)佐剂免疫恒河猴，通过剂量递增方案免疫14天。

对照猕猴接受了缺乏MPER的稳定HIV-1 Env三聚体。到第10周，在生发中心(GCs)观察到强烈的CD71+CD38- B细胞反应。值得注意的是，10E8-GT10.2 12mer引发了强大的表位特异性GC反应。

用10E8-GT10.2 12mer免疫的猕猴外周血CD71+CD38- GCs和IgD-CD20+记忆B细胞中检测到10e8类HCDR3s。相比之下，在来自对照组的9000多个BCR中检测到单个10e8样HCDR3。

最后，研究人员评估了后端抗体与10E8-B1的结合，10E8-B1是一种完全天然的表位支架，具有一个突变(溶解度)。10E8- b1对早期10E8谱系成员缺乏亲和力，但对成熟的10E8具有超高亲和力。

10E8-B1与10%由10E8-GT纳米颗粒诱导的10e8类抗体结合，与25%由10E8-GT10 12mer引物的抗体结合。

结论

研究人员通过种系靶向、表位支架和纳米颗粒开发免疫原。免疫原在两种小鼠模型和恒河猴中一致地引发10e8类HIV bnAb前体。因此，研究结果表明，可以设计表位支架来触发罕见的bnAb前体的反应，并选择有利的成熟。

综上所述，研究人员认为10E8-GT纳米颗粒是MPER疫苗的启动免疫原。表位支架结合并从人外周血分离前体bnAb前体。

此外，mRNA-LNP递送10E8-GT12 24mer诱导的反应与smnp佐剂蛋白免疫相似，支持快速临床试验的潜力。