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瘧疾是一種由瘧原蟲引起的致命疾病，長期以來一直是全球公共衛(wèi)生的重大挑戰(zhàn)。盡管已有一些針對瘧疾的疫苗和藥物，但瘧原蟲的復雜生命周期和變異能力讓防治仍然充滿挑戰(zhàn)。特別是針對瘧原蟲血階段的疫苗開發(fā)，由于其在感染紅細胞過程中的關鍵抗原RH5的多變性和隱蔽性，一直難以取得突破。因此，研究自然感染和疫苗接種后人體產生的針對RH5的抗體反應，對于設計更有效的瘧疾疫苗具有重要意義。
來自美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）的Joshua Tan團隊聯(lián)合多個課題組，在Cell (IF=45.5) 上發(fā)表最新研究成果，對自然感染和疫苗接種后的針對瘧疾疫苗候選物RH5的抗體反應進行深入分析。研究揭示瘧疾自然感染可以誘導出罕見但強效的中和抗體，這些抗體靶向的蛋白位點與強效疫苗誘導的抗體相同。這些結果表明，自然瘧疾感染可能增強RH5疫苗誘導的免疫反應，并為下一代RH5疫苗的開發(fā)提供了明確策略。Beacon®單細胞光導系統(tǒng)被應用于從感染和疫苗接種的患者PBMC中篩選出186個RH5單克隆抗體。
主要研究結果
1自然瘧疾感染能夠誘導出罕見的、針對RH5的強效中和抗體
研究者希望通過分離RH5特異性抗體，對反應的質量進行深入分析。選擇了四位血清RH5 IgG含量較高的感染者的PBMC。為了比較自然感染和疫苗接種產生的抗體差異性，五位未經感染的RH5疫苗接種者的PBMC也同時采集。通過在384或96孔板內對記憶B細胞分別使用飼養(yǎng)細胞和布魯克的激活試劑進行激活，再在Beacon®單細胞光導系統(tǒng)上對陽性細胞群體中的抗體分泌細胞進行抗體篩選。最終，研究者從疫苗接種者體內分離出164個RH5特異性IgG抗體（篩選13.5萬個IgG+B細胞），但是從自然感染者體內只分離得到22個（篩選1440萬個IgG+ B細胞）。通過對這186個抗體進行GIA分析發(fā)現(xiàn)，大部分自然感染者體內分離出的抗體都無中和能力，但是其中有兩個抗體具有強效的中和能力（圖1）。
圖1 .瘧疾自然感染引發(fā)罕見但強效RH5中和抗體
2自然感染誘導的RH5特異性單克隆抗體大多靶向非中和表位
研究者對166個分離出的mAb進行表位分析，并鑒定出7個重要抗原表位。那些靶向RH5頂部（bins I-III）主要為中和抗體，靶向中間部分（bin VII）的部分具有中和功能，而所有靶向底部（bin IV-VI）的mAb不具中和能力。而自然感染人群分離出的抗體大部分靶向非中和表位。（圖2）
圖2. 自然感染誘導的RH5特異性單克隆抗體大多靶向非中和表位
3強效的RH5特異性mAb使用多種VH基因
對中和抗體的序列分析顯示，高效的RH5特異性mAb使用了多樣化的重鏈可變區(qū)（VH）基因，且具有分散的克隆特征。這意味著這些抗體來源于不同的B細胞克隆，它們通過不同的遺傳途徑獲得了針對RH5的強效中和能力。這種多樣性和克隆分散性對于疫苗設計具有積極意義，因為這意味著疫苗有潛力在不同遺傳背景的人群中誘導出有效的免疫反應。
小 結
本研究通過對自然瘧疾感染和疫苗接種后產生的RH5特異性單克隆抗體的深入分析，揭示了即使在反復感染的情況下，人體對RH5的B細胞反應仍然較弱，但能夠產生罕見且強效的中和抗體。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解瘧疾的免疫保護機制提供了新的視角，而且對于指導下一代RH5疫苗的設計具有重要意義，尤其是在如何更有效地激發(fā)針對關鍵表位的保護性抗體反應方面。此外，研究還發(fā)現(xiàn)自然感染和疫苗接種可以誘導出結構和功能上極為相似的“鏡像"抗體，這表明疫苗接種能夠模擬自然感染中的保護性免疫反應，為疫苗的廣泛適用性和效果提供了樂觀的預期。
分離單克隆抗體對疫苗開發(fā)的重要意義
Beacon®單細胞光導系統(tǒng)讓研究者能夠從自然感染和疫苗接種的個體中高效地篩選和識別出RH5特異性的單克隆抗體。評估和比較自然感染和疫苗接種后產生的抗體的差異，對后續(xù)優(yōu)化疫苗設計和提高疫苗效果具有重要的指導意義：
01識別保護性抗體
通過分析感染患者和疫苗接種者體內的抗體，研究人員能夠識別出那些能夠有效、具有保護性的中和抗體。從而能夠分析出關鍵抗原表位，為疫苗設計提供重要靶點。
02指導疫苗設計
了解這些抗體的特性，包括它們結合的抗原表位和中和機制，可以幫助科學家設計出能夠誘導出類似保護性抗體反應的疫苗。
03評估疫苗效果
通過比較自然感染和疫苗接種后產生的抗體庫，研究人員可以評估疫苗是否能夠誘導出與自然感染相似或更優(yōu)的免疫反應。這有助于判斷疫苗的潛在效果，并為疫苗的進一步改進提供依據(jù)。
