夏宁邵教授团队发现靶向H1N1和H5N1流感病毒HA头部受体结合区的交叉广谱中和表位

流感病毒持续威胁着全球公共卫生安全。季节性流感每年导致全球300-500万例重症病例，29-65万死亡病例。在新冠疫情下，流感与新冠共流行使全球公共卫生面临更大的挑战。季节性流感病毒H1N1是一种甲型流感病毒，自1918年西班牙流感大流行后，该病毒就扎根人群中，与H3N2、Flu B两种季节性流感病毒交替流行，不断危害人类健康。禽流感病毒H5N1也是一种甲型流感病毒，人感染后病死率高达60%，自1997年香港发生全球首例人感染禽流感H5N1死亡事件后，该病毒对人类的危害至今未见停歇。由于H1N1和H5N1两种流感病毒的表面糖蛋白——血凝素（hemagglutinin，HA）在遗传进化上有一定的亲缘关系，但又具有不同宿主特异性，一直以来，能够识别这两种流感病毒的高效广谱中和单抗及其识别的表位难以被发现。夏宁邵教授团队利用序贯免疫策略和功能检测方法成功筛选出一批以C12H5为代表的HA广谱中和单抗。C12H5抗体能广谱中和1991年至今流行的H1N1流感病毒代表株，并且能够跨亚型广谱中和H5N1禽流感病毒。动物攻毒保护实验证实该单抗对H1N1和H5N1的广谱治疗潜能，提示H1N1和H5N1两种流感病毒确实存在交叉的广谱中和表位，可用于指导广谱流感疫苗和广谱抗流感药物的研发。

在该研究中，研究团队在筛选到这株可以中和1991年以来的H1N1流感病毒（2009年之前流行的季节性H1N1和2009年以来流行的甲型H1N1）和H5N1禽流感病毒的跨亚型广谱中和抗体12H5后，为探究12H5在临床上的应用前景和作用机制，构建了鼠源12H5抗体的人鼠嵌合抗体C12H5，进而开展系统研究。在病毒中和试验中，C12H5较其他代表性的靶向HA头部区的H1N1型内广谱中和抗体以及靶向HA颈部区的跨型广谱中和抗体显示出更突出的中和活性。在体内保护实验中，C12H5表现出对季节性H1N1、甲型H1N1及H5N1流感病毒致死剂量攻毒的良好预防和治疗效果，保护效果显著优于已报道的多株H1N1型内广谱中和抗体且不弱于靶向HA颈部区的经典中和抗体。中和机制研究发现，C12H5可同时通过抑制病毒入胞和出胞发挥中和病毒的功能。进一步对C12H5与HA的免疫复合物进行X-射线晶体衍射和冷冻电镜结构研究，结果显示C12H5结合表位与流感病毒HA头部区受体结合位点（receptor binding site，RBS）在空间上高度重叠，同时覆盖RBS以外的140-loop区域。对比H1和H5的序列及变异信息，该项研究工作鉴定出8个高度保守的H1广谱表位氨基酸（保守性大于90%），并发现C12H5能够耐受决定流感病毒宿主特异性的190位点变异，即均能结合人宿主特异性的Asp190或禽类特异性的Glu190位点，从而实现对H1N1和H5N1的交叉中和作用。此外，人血清结合实验表明6个关键表位氨基酸（His141、Ala142、Gly143、Ala144、Trp153及Asp190）与人体免疫应答相关。最后，研究人员根据中和表位的结构信息进行型交叉疫苗设计探索，结果显示包含C12H5表位的多肽疫苗在体内攻毒实验中对H1N1和H5N1病毒具有交叉保护效果。

H1N1和H5N1流感病毒交叉广谱中和抗体C12H5的（a）血凝抑制活性与微量中和活性；（b）动物体内保护效果；（c）与已报道广谱抗体的表位结构比较；（d）H1和H5共同表位氨基酸

近日，该研究成果以题为“Identification of a cross-neutralizing antibody that targets the receptor binding site of H1N1 and H5N1 influenza viruses”的研究论文在线发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。夏宁邵教授团队长期从事流感病毒广谱中和抗体和通用流感疫苗研究，这是近年来在Science Translational Medicine（2017）、Journal of Virology（2018）和Theranostics（2019）上发表流感病毒广谱中和抗体相关研究论文后的又一项重要研究成果。国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心博士后李婷婷、博士后陈俊煜，高级工程师郑清炳，博士生薛文辉、博士生张丽敏为该论文共同第一作者，夏宁邵教授、李少伟教授、陈毅歆副教授、顾颖副教授，为该论文的共同通讯作者。该研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金的支持。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-022-32926-5

（图/文 国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心）