Nature:首次绘制出HIV病毒和抗体共同进化路线图

在一项新的研究中,来自美国国家卫生研究院、杜克大学、哥伦比亚大学、洛斯阿拉莫斯国家实验室、北卡罗来纳大学、宾夕法尼亚大学和波士顿大学的研究人员通过追踪一个人在最初始时对HIV病毒产生的强大免疫反应而绘制出一幅新的路线图以便开发一种梦寐以求的HIV病毒疫苗,从而有望增强人体中和这种病毒的能力.

在杜克大学人类疫苗研究所主任Barton F. Haynes博士和美国国家卫生研究院疫苗研究中心代理主任John Mascola博士的领导下,研究人员首次发现在对HIV病毒发起广泛攻击的感染者体内的抗体和病毒共同进化.相关研究结果于2013年4月3日在线发表在Nature期刊上,论文标题为"Co-evolution of a broadly neutralizing HIV-1 antibody and founder virus".

大多数疫苗通过诱导出这种抗体免疫反应来发挥作用,但是迄今为止,人们一直很难开发出HIV病毒疫苗.当HIV病毒抗体产生时,它们通常只针对有限数量的HIV病毒毒株发挥作用,然而这种病毒快速地发生变化来躲避免疫系统发动的攻击,从而导致病毒和人体发起军备竞赛,不过这种病毒通常都是胜利者.

在当前的这项研究中,研究人员利用新的技术来检测早期感染和追踪随后的免疫反应以及病毒进化.这些发现有助于开发出一种有效的病毒疫苗.在全世界,HIV病毒已杀死3千万人.

Haynes说,"我们不仅是首次绘制出HIV病毒抗体的进化路径图,而且也是首次绘制出HIV病毒的进化路径图,从而确定出一系列诱导这些广泛中和性的抗体的事件."

这项研究的关键之处在于一名来自非洲的HIV病毒感染者：这种病毒感染是如此早地被检测出以致于这种病毒还没有发生突变来躲避免疫攻击.这名感染者也表现出一种偶然的特征：免疫系统能够产生广泛中和性的抗体.这种特征只在大约20%的HIV病毒感染者体内观察到.这些广泛中和性的抗体攻击快速发生突变的HIV病毒中的敏感性保守位点.在鉴定出早期病毒感染后,研究人员发现触发广泛中和性的抗体产生的病毒外壳表面糖蛋白.

如今,通过追踪这些病毒和抗体的准确进化途径,研究人员绘制出开发一种潜在疫苗的详细路线图,其中这种疫苗开发涉及利用特异性选择的病毒外壳免疫原来激活广泛性中和的抗体产生.

Haynes说,"下一步就是使用这些信息来制造一系列病毒外壳糖蛋白,并利用它们试图开发出实验性疫苗."

doi:10.1038/nature12053
PMC:
PMID:

Co-evolution of a broadly neutralizing HIV-1 antibody and founder virus

Hua-Xin Liao,Rebecca Lynch,Tongqing Zhou,Feng Gao,S. Munir Alam,Scott D. Boyd,Andrew Z. Fire,Krishna M. Roskin,Chaim A. Schramm,Zhenhai Zhang,Jiang Zhu,Lawrence Shapiro

Current human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) vaccines elicit strain-specific neutralizing antibodies. However, cross-reactive neutralizing antibodies arise in approximately 20% of HIV-1-infected individuals, and details of their generation could provide a blueprint for effective vaccination. Here we report the isolation, evolution and structure of a broadly neutralizing antibody from an African donor followed from the time of infection. The mature antibody, CH103, neutralized approximately 55% of HIV-1 isolates, and its co-crystal structure with the HIV-1 envelope protein gp120 revealed a new loop-based mechanism of CD4-binding-site recognition. Virus and antibody gene sequencing revealed concomitant virus evolution and antibody maturation. Notably, the unmutated common ancestor of the CH103 lineage avidly bound the transmitted/founder HIV-1 envelope glycoprotein, and evolution of antibody neutralization breadth was preceded by extensive viral diversification in and near the CH103 epitope. These data determine the viral and antibody evolution leading to induction of a lineage of HIV-1 broadly neutralizing antibodies, and provide insights into strategies to elicit similar antibodies by vaccination.

(责任编辑：zengchang)