揭示了腸道病毒D68型感染的雙抗體雞尾酒療法的機理

　　5月18日，國際學術期刊Nature Communications在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）叢堯研究組與中國科學院上海巴斯德研究所黃忠研究組、廣州市婦女兒童醫療中心龔四堂課題組的合作研究論文“Functional and structural characterization of a two-MAb cocktail for delayed treatment of enterovirus D68 infections”。該研究開發了一種可用于治療腸道病毒D68型感染的雙抗體雞尾酒療法，基于冷凍電鏡及生化分析，闡明了8F12/2H12抗體的中和機制，揭示了其表位相似但對病毒的作用機制不同，并捕捉到了新的脫衣殼中間狀態，具有重要的理論意義和臨床轉化價值。

　　腸道病毒D68型（EV-D68）是小RNA病毒科腸道病毒屬D族成員，與兒童嚴重呼吸道感染、急性遲緩性脊髓炎（AFM）密切相關。在過去十年中，EV-D68在全世界范圍內流行，引起了眾多的暴發和散發。EV-D68已成為全球公共健康問題，然而目前尚無疫苗和藥物。

　　黃忠團隊針對EV-D68病毒樣顆粒制備了兩個單克隆抗體2H12和8F12。這兩個單抗在抗原結合上有明顯的偏好性，2H12更高效地結合免疫原—病毒樣顆粒（空心的膨脹構象），而單抗8F12更高效地結合成熟病毒顆粒（實心的緊湊構象）。2H12和8F12在中和不同型別EV-D68毒株上也有明顯偏好性，而雙抗體組合表現出平衡、高效的中和（圖A）。此外，雙抗體組合可在小鼠中賦予比單抗更廣譜的保護，且在感染發病時（3天）給藥依然有效。研究表明兩個抗體主要在病毒侵染細胞前起作用，并能阻止病毒與唾液酸受體作用介導的紅細胞凝集的發生，提示抗體結合可以阻斷受體結合。

　　叢堯團隊解析了抗體8F12結合EV-D68成熟病毒形成復合體的冷凍電鏡結構，分辨率為2.89埃。揭示了8F12與病毒的峽谷區（canyon）結合，進而對唾液酸受體結合產生空間位阻，且該區域為未報道過的EV-D68抗原位點（圖B-C）。此外，在對抗體2H12與EV-D68成熟病毒復合體進行冷凍電鏡研究過程中，發現2H12結合可以使一部分EV-D68病毒顆粒破碎，暗示2H12可以破壞病毒顆粒完整性，影響其感染性。對EV-D68/2H12的進一步三維分組和重構獲得了三個不同的構象狀態，命名為S1、S2和S3（圖D-F）。S1中的病毒顆粒呈現成熟病毒構象（圖D,G），而S2和S3中的病毒顯示出明顯的構象差異，包括病毒顆粒的膨脹、二次軸孔洞的打開、病毒RNA基因組的減少（S3狀態）（圖D-L），說明2H12結合可以觸發過早的病毒脫衣殼，影響其感染性。S3狀態是一種未報道過的脫衣殼中間態，可能發生在從135S A顆粒（帶有病毒RNA的經典脫衣殼中間體）到80S空顆粒（沒有基因組RNA）的過渡中。

　　綜上，該研究研發了一對獨特的EV-D68中和性單抗，揭示了它們表位相似，但結合特性、中和特性、作用機制不同。這對抗體的組合可作為抗人類EV-D68感染的廣譜治療劑展開進一步開發，具有重要的理論意義和潛在的臨床轉化價值。

　　上海巴斯德所副研究員張超，中科院分子細胞科學卓越創新中心博士生徐聰，上海巴斯德所畢業博士生代文龍為本文并列第一作者。上海巴斯德所黃忠研究員、中科院分子細胞科學卓越創新中心（生化與細胞所）叢堯研究員、廣州市婦女兒童醫療中心龔四堂教授為本文共同通訊作者。該研究得到了中國科學院、國家科技部、國家自然科學基金、上海市科委等的資金支持。該研究還得到國家蛋白質科學研究（上海）設施冷凍電鏡系統的大力協助。

　　（A）單抗2H12、8F12及其組合的中和譜差異。（B）EV-D68/8F12復合體的冷凍電鏡結構。（C）8F12在病毒表面的投影與唾液酸受體的結合位點有重疊。（D-F）EV-D68/2H12的冷凍電鏡結構（包括S1、S2和S3狀態），說明2H12可誘導病毒顆粒發生變構。（G-I）S1/S2/S3病毒衣殼的二次軸區域的結構差異，顯示S2和S3二次軸孔洞被打開。（J-L）三種狀態密度圖的中央切片，顯示S3所含病毒RNA量顯著降低。