高福院士，嚴景華研究員連發Science，Nature子刊文章

　　中科院微生物研究所嚴景華研究員與高福院士近期合作接連在Nature Communications，以及Science Translational Medicine雜志上發表文章，分別報道了nivolumab阻斷PD-1/PD-L1 相互作用模式和PD-1蛋白糖基化修飾對其結合 nivolumab 的影響，以及高效、特異性人源寨卡病毒（zika virus， ZIKV）治療性抗體及其機制。

　　Nivolumab是百時美-施貴寶公司開發的 PD-1 靶向性抗體藥物，于2014年獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）加速批準，用于黑色素瘤及非小細胞肺癌等惡性腫瘤的治療。在第一篇文章中，研究組成員發現位于 PD-1 分子胞外免疫球蛋白功能域外的 N 端 loop 區域（N-loop）介導了其與 nivolumab 主要的氫鍵相互作用，而通過表面等離子共振技術（SPR）分析 nivolumab 與 PD-1 的親和力，發現 N-loop 缺失的 PD-1 完全喪失了與 nivolumab 結合的能力，因此，N-loop 在 PD-1 與 nivolumab 相互作用中發揮了至關重要的作用。

　　Nivolumab 的臨床前研究報告表明其與 PD-1 的結合可能依賴于 PD-1 的糖基化修飾，而腫瘤細胞內源性表達的 PD-1 可能會由于糖基轉移酶功能異常而導致 PD-1 糖基化修飾異常，從而使得 nivolumab 治療效果受到影響，因此，研究人員對 PD-1 的糖基化修飾情況及其對 nivolumab 相互作用的影響進行了研究。在 PD-1 的結構中能夠觀察到其第 58 位天冬酰胺糖基化修飾位點的糖鏈修飾，然而通過 SPR 實驗對 nivolumab 與 PD-1 的 4 個 N  -糖基化位點分別突變后蛋白的親和力檢測顯示其與野生型 PD-1 蛋白親和力并無顯著差異。不僅如此，nivolumab 與無糖基修飾能力的原核細胞及差異性糖基修飾的昆蟲細胞表達的 PD-1 之間相互作用的親和力與哺乳動物細胞表達產生的 PD-1 無顯著差異，表明 nivolumab 與 PD-1 的相互作用并不依賴于 PD-1 的糖基化修飾。通過 nivolumab 和 pembrolizumab 與 PD-1 相互作用模式的比較發現，二者結合 PD-1 不同區域，盡管其在 PD-1 上的結合面相互緊鄰，但二者并未發生交互重疊。通過 OCTEC 對二者競爭 / 協同結合特性進行分析表明，PD-1 結合 niovlumab 后不能再有效結合 pembrolizumab，反之亦然。因此，盡管 nivolumab 和 pembrolizumab 結合 PD-1 的不同區域，其結合 PD-1 后產生的空間位阻對于進一步結合另一個抗體具有一定空間位阻效應。

　　第二篇文章則在研發寨卡病毒治療性抗體方面取得重要進展，率先找到高效、特異性人源寨卡病毒（zika virus， ZIKV）治療性抗體及其機制，該抗體在小鼠模型上能有效治療ZIKV感染，有望成為治療其感染的候選藥物。

　　隨著研究的深入，ZIKV的危害逐漸被揭示，從最初的發燒、皮疹等輕微癥狀，到引起新生兒小頭癥和格林-巴利綜合征等神經系統疾病。最近高福院士團隊與Michael Diamond教授團隊獨立研究均揭示，ZIKV在小鼠模型中引起睪丸損傷并最終導致雄性不育。截至目前還沒有ZIKV疫苗及藥物上市。

　　ZIKV表面含有E蛋白（Envelope），含有三個不同的結構域（DI, DII和DIII）是負責受體識別與膜融合的重要蛋白，含有產生中和抗體的重要表位。研究團隊從一例南美輸入病例入手，采集其康復后的血液并分離PBMCs，然后以ZIKV E蛋白為誘餌從PBMCs中分選到33個結合E蛋白的記憶性B細胞，并且鑒定出其中14個B細胞的抗體序列。表達、純化這些抗體后，進行一系列的功能驗證。首先，ELISA、SPR實驗證明有13株抗體結合E蛋白，親和力相差較大 (KD=10-6~10-11M)；競爭實驗表明13株抗體結合在E蛋白的至少5個不同表位。其次，細胞水平的體外中和實驗表明，結合其中3個表位的抗體具有高中和活性（IC50=0.17~1.87 μg/ml）；動物水平（小鼠感染模型）的體內功能檢測發現三個不同表位的高中和活性抗體（Z20, Z3L1和Z23）分別可以完全保護小鼠。

　　最后，利用結構生物學手段，闡明三株保護性抗體與E蛋白的結合模式并揭示其作用機制。其中，Z20同時結合E蛋白二聚體中相鄰E蛋白的DII，Z3L1主要結合E蛋白二聚體中一個E蛋白的DI以及DI與DII的連接區域，Z23主要結合DIII，同時插入到相鄰兩個E蛋白二聚體的溝槽中。三株抗體通過結合E蛋白的不同結構域影響膜融合過程中E蛋白構象變化從而影響病毒感染，同時Z23也有可能阻斷ZIKV與受體的結合進而阻止ZIKV感染。其中，兩株抗體(Z3L1和Z23)特異性阻斷ZIKV感染，對于登革熱等黃病毒沒有交叉反應，有望進一步開發成藥物，相關臨床前研究正在進行并獲得ZL保護，為人類防治ZIKV提供了重要的抗體藥物支撐。

　　抗原特異性免疫球蛋白及單克隆抗體在新生突發傳染病應急治療中起著重要作用。SARS、H5N1等康復病人血清可以有效治療重癥患者。然而這種血清依賴于康復者數量，限制其大規模使用。這一研究建立的B細胞單細胞測序技術能夠從康復者中快速分離鑒定出抗原特異的中和抗體，并在短時間內達到規模化生產，提供大量的有效的應急抗體。同時通過對感染病人中和抗體產生機制及表位的確立，進一步指導疫苗的設計和研發。這一技術平臺的建立對于我國應對新生突發傳染病的暴發、保障國民健康及社會穩定具有重要意義。