一針疫苗保終身？長效狂犬疫苗有望實現 - 趣味新聞網

導語： 現有的狂犬疫苗以狂犬病毒糖蛋白（RABV-G）為靶點，由於該蛋白在生理條件下是異質的，所以隻能産生短暫的免疫反應，也就是說狂犬病疫苗並不能為人體提供終身保護。近日， 來自美國拉霍亞免疫學研究所和法國巴斯德研究所領導的研究團隊首次捕獲到狂犬病病毒糖蛋白三聚體與“預融閤”特異性中和抗體結閤的高分辨率三維結構，為長效狂犬疫苗的設計與開發提供瞭新的思路 。

未經治療的狂犬病感染幾乎100%緻死，每年導緻50000至60000人死亡，其中很多是兒童。人用狂犬病疫苗由滅活病毒組成，僅在短期內（接種疫苗6個月至一年）具有完全保護作用，無法引發終身免疫。在人體中，疫苗引發的中和抗體水平通常在接種疫苗後1至5年下降，所以需要頻繁接種疫苗以維持中和抗體滴度，提供對狂犬病感染的保護。而在大多數狂犬病死亡發生率較高的低收入國傢，很難負擔得起經常接種疫苗以及接觸病毒後的治療。因此，長效狂犬病疫苗的研發很關鍵。

狂犬病毒糖蛋白(RABV-G)是病毒錶麵暴露的唯一蛋白質，是疫苗誘導的中和抗體的靶點。在病毒錶麵，RABV-G的結構是異質的，隻有一部分是可識彆的三聚體。而結構的異質性可能會影響針對第四錶位的中和抗體的産生，並可能導緻接種後免疫應答的時間較短。

在最近的一項研究中， 來自美國拉霍亞免疫學研究所和法國巴斯德研究所領導的研究團隊報道瞭與人抗體RVA122結閤的三聚體野生型RABV-G的結構，可用於指導改進疫苗的設計和確定治療藥物靶點 。相關研究成果以“Structure of the rabies virus glycoprotein trimer bound to a prefusion-specific neutralizing antibody”為題，發錶在Science Advances上。

圖1 研究成果（圖源：[1]）

科學傢無法準確地迴答為什麼狂犬病疫苗不能提供長期保護，但RABV-G結構的異質性確實是一個關鍵性問題。就像瑞士軍刀一樣，RABV-G的序列可以在需要時展開並嚮上翻轉。糖蛋白可以在融閤前（與宿主細胞融閤之前）和融閤後形式之間來迴移動，它也可能分崩離析，從三聚體結構轉變為單體結構。

這種變形方式彷佛為狂犬病病毒提供瞭一種隱形鬥篷，因為人類抗體通常隻能識彆蛋白質上的某個單一位點，而當蛋白質隱藏或移動這些蛋白質位點時，抗體就無法準確識彆，自然也就無法産生有效的免疫應答。

在這項研究中，研究人員將糖蛋白RABV-G與單剋隆抗體RVA122結閤，以確定病毒結構中容易受到抗體攻擊的位點。RVA122是狂犬病免疫所需的抗體類型，可以有效地中和狂犬病病毒。與RVA122的結閤使通過冷凍電子顯微鏡可見的RABV-G三聚體的比例增加瞭30倍以上，使高分辨率重建成為可能，並將RABV-G鎖定在融閤前構象中，這是因為RVA122可能通過抑製RABV-G嚮融閤後構象的轉變來中和狂犬病病毒。

圖2 與中和抗體RVA122結閤的融閤前RABV-G三聚體的結構（圖源：[1]）

圖3 RVA122（綠色）與RABV-G（深藍色和淺藍色）之間的相互作用（圖源：[1]）

通過冷凍電子顯微鏡設備，研究人員捕獲到瞭RABV-G的高分辨結構圖像，這一結構凸顯瞭病毒結構的兩個關鍵部分——融閤肽在自然狀態下的形態。當RABV-G三聚體沒有錨定在膠束或細胞膜上時，融閤肽要麼是無序的，要麼是相互作用的。這些結果錶明，除瞭在內體酸化後驅動病毒和細胞膜的融閤之外，融閤肽還影響糖蛋白胞外域結閤和三聚化。

為瞭確定融閤肽是否也影響全長RABV-G的構象和穩定性，研究人員將融閤肽點突變體錶達為全長糖蛋白，包括跨膜結構域和胞質尾，並用流式細胞術和免疫熒光對其進行分析染色。RABV-G突變體的所有全長版本都很好地錶達並且容易到達細胞錶麵，但含有W121A的突變體，融閤前構象中的全長蛋白明顯減少。這一結果錶明，對於全長糖蛋白，W121通過與膜相互作用來穩定融閤前構象，防止糖蛋白轉變為替代構象。W121和病毒膜之間的相互作用也可能使RABV-G穩定在病毒粒子錶麵。

RABV-G是疫苗的重要組成部分，也是抗體治療和潛在抗病毒藥物的靶標，但其存在的結構異質性可能導緻次優抗體反應。 融閤前的三聚體RABV-G將是一種理想的疫苗免疫原，但由於該分子的不穩定性，這種形式的呈現存在一定挑戰性。而該項研究報告瞭融閤前三聚體RABV-G的結構，證明瞭融閤肽對成功三聚化和構象穩定的重要性，還可視化瞭有效和廣泛中和抗體錶位，這些將共同指導、改進狂犬病疫苗的研發以及暴露後的治療。

通過該項研究，科學傢們對狂犬病病毒結構有瞭更加清晰的認識，也為長效狂犬疫苗的設計研發打開瞭大門，甚至可以預防整個狂犬病病毒屬。根據研究人員所說，下一步工作是捕獲更多狂犬病病毒及其親屬病毒的圖像以及中和抗體，科學傢們正在努力發現其中幾個病毒結構，這可能會揭示狂犬病病毒共有的抗體靶點。

該項研究的第一作者錶示：“狂犬病是我們所知道的最緻命病毒之一，韆年以來，我們一直生活在它的陰影之下。然而，科學傢們卻從未觀察到它錶麵的分子結構。瞭解這種結構，就像瞭解病毒如何進入宿主細胞一樣，對於開發更有效的疫苗和治療方法至關重要”。

撰文|木子久

排版|文競擇

參考資料：

[1]Callaway HM, Zyla D, Larrous F, et al. Structure of the rabies virus glycoprotein trimer bound to a prefusion-specific neutralizing antibody. Sci Adv. 2022 Jun 17;8(24):eabp9151. doi: 10.1126/sciadv.abp9151. Epub 2022 Jun 17. PMID: 35714192; PMCID: PMC9205594.

[2]https://medicalxpress.com/news/2022-06-capture-high-resolution-view-rabies-virus.html