清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院合作揭示寨卡病毒人源單克隆抗體結(jié)構(gòu)和中和作用機(jī)制

清華新聞網(wǎng)3月20日電 清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院張林琦、向燁兩個(gè)課題組與廣州市第八人民醫(yī)院張復(fù)春科研團(tuán)隊(duì)合作，于3月19日在美國(guó)《細(xì)胞快報(bào)》（Cell Reports）期刊在線發(fā)表題為“寨卡病毒人源單克隆抗體中和與保護(hù)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)”（Structural basis for neutralization and protection by a Zika virus specific human antibody）的研究論文。該研究綜合運(yùn)用X-射線晶體學(xué)與冷凍電鏡三維重構(gòu)技術(shù)，解析了高效和保護(hù)性抗體ZK2B10與寨卡病毒E蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)和與成熟寨卡病毒顆粒復(fù)合物的電鏡結(jié)構(gòu)，為深入探索ZK2B10的中和和保護(hù)機(jī)制提供了關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。 

人源單克隆中和抗體ZK2B10的結(jié)構(gòu)和中和機(jī)制

寨卡病毒是以埃及伊蚊等為媒介傳播的黃熱病毒，也可通過(guò)血液、母嬰和性接觸傳播。從2013年起，寨卡病毒疫情以加勒比海地區(qū)和美洲大陸為中心，不斷蔓延，至今已波及全球70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，預(yù)計(jì)每年感染人數(shù)超過(guò)200萬(wàn)。鑒于寨卡病毒與新生兒小頭畸形癥、格林-巴利綜合癥等嚴(yán)重神經(jīng)系統(tǒng)疾病密切關(guān)聯(lián)，此次寨卡疫情被世界衛(wèi)生組織宣布為“國(guó)際關(guān)注的突發(fā)公共衛(wèi)生事件”。截至目前，臨床上仍沒(méi)有針對(duì)寨卡病毒的特異性治療藥物和預(yù)防性疫苗正式上市。

2016年初，正值寨卡病毒在美洲及加勒比海地區(qū)爆發(fā)時(shí)期，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院張林琦教授帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)就在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了針對(duì)寨卡病毒的抗體研究工作。通過(guò)與廣州市第八人民醫(yī)院張復(fù)春科研團(tuán)隊(duì)通力合作，從寨卡病毒自然感染者體內(nèi)成功分離出以ZK2B10為代表的一系列具高中和能力的抗寨卡病毒人源單克隆抗體。隨后，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)與中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所許執(zhí)恒教授合作，利用感染寨卡活病毒的胎鼠小頭癥動(dòng)物模型及免疫缺陷成年鼠模型，首次闡述抗寨卡病毒單克隆抗體的體內(nèi)保護(hù)作用與體外中和活性的正相關(guān)性，其中最為高效的人源單克隆抗體ZK2B10可有效保護(hù)胎鼠免于寨卡病毒感染及小頭癥的相關(guān)癥狀。

此次，張林琦教授、向燁教授兩個(gè)課題組與廣州市第八人民醫(yī)院張復(fù)春團(tuán)隊(duì)繼續(xù)合作，解析了ZK2B10與寨卡病毒E蛋白復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)和與成熟寨卡病毒顆粒復(fù)合物的電鏡結(jié)構(gòu)，探索了中和和保護(hù)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，ZK2B10識(shí)別的表位位于E蛋白第三結(jié)構(gòu)域的側(cè)脊（the lateral ridge of DIII）；相較已知的黃病毒同類中和抗體，ZK2B10結(jié)合抗原的角度獨(dú)特，作用面積精小，不僅能夠結(jié)合三次軸和二次軸附近而且能夠結(jié)合五次軸頂點(diǎn)處的第三結(jié)構(gòu)域，展示其結(jié)合乃至中和寨卡病毒的獨(dú)到特點(diǎn)。此外，通過(guò)結(jié)構(gòu)和功能的綜合分析，初步闡明了ZK2B10的高效中和機(jī)制。清華與廣州八院研究團(tuán)隊(duì)正在全力推進(jìn)單克隆抗體的生產(chǎn)和工藝開(kāi)發(fā)，為研發(fā)高效抗寨卡病毒預(yù)防和治療抗體藥物，有效阻斷寨卡病毒在我國(guó)和世界的傳播作出積極努力。

此項(xiàng)工作由清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院張林琦、向燁與廣州第八人民醫(yī)院張復(fù)春的研究團(tuán)隊(duì)合作完成。清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士生汪林和王若珂為本文的并列第一作者，技術(shù)員王雷對(duì)冷凍電鏡非對(duì)稱重構(gòu)提供了協(xié)助，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院張林琦教授與向燁教授為共同通訊作者。項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家科技部基金、國(guó)家科技重大專項(xiàng)、廣東省科技廳專項(xiàng)規(guī)劃和廣州市健康醫(yī)療協(xié)同創(chuàng)新重大專項(xiàng)的大力支持。

文章鏈接：

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(19)30241-4

DOI:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.02.062

 供稿：醫(yī)學(xué)院 編輯：李華山 審核：周襄楠