清华大学团队解析H5N1康复者体内抗体识别和保护机制

rentianyixu

12月4日，清华大学医学院张林琦教授和生命科学学院王新泉教授带领的团队在《自然·通讯》（Nature Communications）联合发表题为“高致病性禽流感病毒H5N1康复者体内抗体识别和保护机制”（Comprehensive analysis of antibody recognition in convalescent humans from highly pathogenic avian influenza H5N1 infection）的研究论文，系统分析了针对流感病毒表面血凝素蛋白（HA）抗体反应的特点、结构与功能特征，首次定义了保护性抗体识别HA 表面的四个薄弱位点，为研发和优化抗体药物和疫苗提供了精准的靶标。清华大学生命科学学院博士生左腾、孙建峰和上海巴斯德研究所研究员王桂芹为本研究论文的共同第一作者。清华大学张林琦教授，王新泉教授以及上海巴斯德研究所周保罗教授为本论文的共同通讯作者。
　　流感病毒是单股负链RNA病毒，在历史上曾爆发过多次大流行。其中1918年的西班牙H1N1大流感造成了5000万人的死亡，远远超出在第一次世界大战中直接的伤亡人数。最近一次2009年的H1N1猪流感流行，造成18000多人的死亡，波及了超过200多个国家和地区。我国是高致病性禽流感病毒的高发区，流行宿主大多集中在鸟类等动物，对人类一般不会造成直接伤害。但近期的迹象表明，这类禽流感病毒正在利用其高水平的基因突变等手段，逐步扩大其宿主范围，包括对人类的侵染。1997年我国香港首次发现的H5N1和2013年华中地区首次发现的H7N9人类感染，就是危险的警示。从发现至今，H5N1感染人数已达七百多例，其中死亡病例高达四百多，致死率接近60%，因此高致病性禽流感病毒H5N1是当前公共健康面临的严峻威胁。

H5血凝素蛋白头部抗体识别的4个薄弱位点。

　　前期的研究结果表明，季节性流感病毒HA是保护性抗体识别的关键组成部分。但目前为止，我们对高致病性禽流感H5N1感染者体内保护性抗体识别的靶点、结构与功能特征知之甚少。张林琦教授，王新泉教授和周保罗教授课题组通力合作，对高致病性禽流感病毒H5N1康复者体内的抗体反应进行了系统评估。在获得5株来源于康复者单克隆抗体的基础上，利用酵母表面展示技术、基因定点突变技术、结构生物学和生物信息学技术，综合总结和首次定义了H5血凝素蛋白头部的4个关键薄弱位点。 并进一步利用重组病毒技术，证明康复者血清中多克隆抗体识别主要针对这4个薄弱位点，而非位于H5血凝素蛋白颈部HA2的其它位点。本研究论文是国际上首次对高致病性禽流感病毒H5N1人源单克隆中和抗体和康复者体内多克隆抗体进行系统结构与功能研究，为高效流感疫苗和治疗性抗体的研发提供了精准的靶标。
　　深圳第三人民医院周伯平教授，中国疾病预防控制中心梁米芳教授在课题研究中提供了大力协助，清华大学蛋白质国家基础设施及上海同步辐射光源为晶体衍射数据收集提供了及时有效的支持。以上研究得到了国家自然科学基金委，科技部、教育部和卫计委的资助。
　　论文链接：http://www.nature.com/ncomms/2015/151204/ncomms9855/abs/ncomms9855.html来源：清华大学新闻网

屈泰龙

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rentianyixu

Comprehensive analysis of antibody recognition in convalescent humans from highly pathogenic avian influenza H5N1 infection.

Zuo T1, Sun J2,3, Wang G4, Jiang L1, Zuo Y1, Li D1, Shi X1, Liu X2,3, Fan S2, Ren H4, Hu H4, Sun L5, Zhou B6, Liang M5, Zhou P4, Wang X2,3, Zhang L1.
Author information
1Comprehensive AIDS Research Center, Collaborative Innovation Center for Diagnosis and Treatment of Infectious Diseases, School of Medicine, Tsinghua University, Beijing 100084, China.
2Ministry of Education Key Laboratory of Protein Science, Center for Structural Biology, School of Life Sciences, Tsinghua University, Beijing 100084, China.
3Collaborative Innovation Center for Biotherapy, State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer Center, West China Hospital, West China Medical School, Sichuan University, Chengdu 610041, China.
4Unit of Anti-Viral Immunity and Genetic Therapy, Key Laboratory of Molecular Virology and Immunology, Institute Pasteur of Shanghai, Chinese Academy of Sciences, 320 Yueyang Road, Shanghai 200031, China.
5State Key Laboratory for Infectious Disease Control and Prevention, National Institute for Viral Disease Control and Prevention, China CDC, Beijing 102206, China.
6Shenzhen Key Laboratory of Pathogen and Immunity, Shenzhen Third People's Hospital, Shenzhen 518112, China.

Abstract
Understanding the mechanism of protective antibody recognition against highly pathogenic avian influenza A virus H5N1 in humans is critical for the development of effective therapies and vaccines. Here we report the crystal structure of three H5-specific human monoclonal antibodies bound to the globular head of hemagglutinin (HA) with distinct epitope specificities, neutralization potencies and breadth. A structural and functional analysis of these epitopes combined with those reported elsewhere identifies four major vulnerable sites on the globular head of H5N1 HA. Chimeric and vulnerable site-specific mutant pseudoviruses are generated to delineate broad neutralization specificities of convalescent sera from two individuals who recovered from the infection with H5N1 virus. Our results show that the four vulnerable sites on the globular head rather than the stem region are the major neutralizing targets, suggesting that during natural H5N1 infection neutralizing antibodies against the globular head work in concert to provide protective antibody-mediated immunity.