尊嘟假嘟,巨細胞病毒抗體研究有它就夠了
人巨細胞病毒 (HCMV) 是一種雙鏈DNA β-皰疹病毒,在免疫功能低下的個體中CMV可引起嚴重的并發癥,危及生命。HCMV利用特定的糖蛋白復合物(如gB和gH/gL)來介導病毒對宿主細胞的附著、融合或內吞。gH/gL/gO異源三聚體與血小板衍生生長因子受體α (PDGFRα) 的互作介導病毒進入成纖維細胞和上皮細胞,五聚體gH/gL/UL128/UL130/UL131A與神經母細胞素-2 (Nrp2) 結合,啟動上皮細胞的病毒內吞作用。
目前仍然沒有批準的預防性疫苗或治療藥物用于臨床HCMV感染,因此需要擴大預防和治療解決方案,以更充分地控制免疫功能低下個體的HCMV感染。到目前為止,雖然CMV疫苗和化學藥物對HCMV有效,但受到化學藥物的毒性、耐藥性以及血液來源產品缺陷的嚴重限制。基于單克隆抗體的治療是一種有效的臨床替代方案,具有克服現有藥物局限性的優點。
暨南大學生命科學與技術學院廖化新課題組在Microbiology Spectrum上發表文章,報道了從HCMV陽性的健康志愿者血液中分離得到的8個單克隆抗體,其中,抗體PC0012、PC0014、PC0035、PC0037、PC1和PC109結合五聚體和三聚體;抗體PC0031和PC0034僅與CMV五聚體結合,而不與三聚體結合。
01
抗體活性表征
為了驗證這些中和抗體與三聚體和五聚體的結合親和力,研究者選擇表面等離子體共振 (SPR) 技術對分離得到的抗體與已知中和抗體MSL-109的結合親和力進行了比較。
結果表明,PC0012、PC0014和PC0035結合五聚體的親和力KD分別為2.85×10?10 M、3.23×10?10 M和1.83×10?10 M,結合三聚體的親和力KD分別為9.38×10?11 M、1.00×10?9 M和1.01×10?10 M。與五聚體的結合親和力相比MAb MSL-109高出約4-7倍,與三聚體的親和力比MAb MSL-109高約20-230倍(圖1A和B)。
圖1:Biacore測定PC0012、PC0014和PC0035,以及對照MAb MSL-109結合五聚體 (A) 或三聚體 (B) 的親和力動力學
02
抗體競爭阻斷分析
為深入了解MAbs PC0012、PC0014和PC0035識別的抗原表位與已知中和抗體MSL-109的關系,研究人員選用ELISA和Biacore實驗進行抗體競爭阻斷分析。
然而ELISA實驗中,研究者沒有發現組1中MAbs與組2中的MAbs競爭結合,反之亦然。
圖2:Biacore測定PC0012、PC0014、PC0031、PC0034、PC0035、PC0037,以及對照MAb MSL-109、9I6和BI21的競爭阻斷關系
Biacore抗體競爭阻斷分析實驗中使用人抗體捕獲試劑盒將Anti-human Fc固定在CM5芯片表面作為捕獲分子,依次檢測抗體與HCMV五聚體或三聚體的結合。結果表明,PC0012阻斷了PC0014和PC0035與CMV五聚體的結合,而PC0014僅部分阻斷,PC0035完全不阻斷PC0012與CMV五聚體的結合。PC0014和PC0035沒有阻斷對方與CMV五聚體的結合(圖2)。
中和抗體MAb 9I6識別五聚體特異性位點5并阻斷CMV五聚體與細胞表面受體Nrp2的結合。在與CMV五聚體的結合強弱上,PC0034結合親和力KD為1.05×10?10,而MAb 9I6與五聚體結合的親和力略低,僅為4.84×10?10M。MAb PC0034完全阻斷MAb 9I6與CMV Penamer的結合,反之亦然(圖3)。
圖3:Biacore測定PC0034以及對照組9I6結合五聚體的親和力動力學及競爭阻斷關系
03
抗體P0034的抗原表位鑒定
隨后,研究者解析了五聚體的復合物晶體結構,結合突變實驗用Biacore驗證結合的關鍵性氨基酸。結果顯示,PC0034與五聚體突變體UL131A_E23A、UL131A_K27A、UL128_K47A和UL128_T94A的結合顯著降低。其中,突變體UL128_T94A和UL131A_K27A的親和力分別降低約81倍和約34倍,對PC0034與五聚體的結合具有Z強的影響,Biacore證明五聚體上UL128亞基的T94和UL131A亞基的K27是PC0034識別的關鍵表位相關殘基。
圖4:通過五聚體突變體找到PC0034結合的關鍵位點
小 結
回顧整篇文章,研究者在取得志愿者血液樣品后,使用Ficoll-Paque PLUS分離外周血單核細胞 (PBMC) ,通過流式細胞術 (FACS) 和RT-PCR,借助?KTA分離純化 8個抗體。
使用Biacore表征了這8個單克隆抗體與五聚體、三聚體的結合活性,并且與已知中和抗體MSL-109和9I6的結合活性進行比較以及進行抗體間競爭阻斷分析。對于結合五聚體但無中和能力的抗體PC0034,通過純化共結晶解析了復合物的晶體結構,分析互作的關鍵位點,使用Biacore驗證了關鍵位點對于相互作用的影響。
總的來說,在抗體活性表征,競爭阻斷分析,關鍵結合位點分析中,Biacore均提供了核心數據。
自1990年上市以來,Biacore作為中美日藥典收錄的分子互作檢測“金標準”,在基礎科研與藥物開發的多個領域廣泛應用。其卓越的性能和準確的數據分析,使其成為產學研的得力助手。截至目前,借助Biacore累計發表的文章已近60000篇,特別值得一提的是,超過85%的已上市抗體藥物的研發、申報和生產過程中都有Biacore的身影。這表明Biacore在藥物開發領域的重要作用,其在藥物研發過程中的可靠性和高效性得到了廣泛認可。隨著科技不斷進步和Biacore技術的持續發展,可以有信心預見,未來中和抗體藥物研發領域將迎來更大的突破。
參考文獻:
Neutralization Epitopes in Trimer and Pentamer Complexes Recognized by Potent Cytomegalovirus-Neutralizing Human Monoclonal Antibodies.
Microbiol Spectr. 2022 Dec 21;10(6):e0139322.
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