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瘧疾是一種由瘧原蟲引起的致命疾病，長(zhǎng)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(duì)瘧疾的疫苗和藥物，但瘧原蟲的復(fù)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(duì)瘧原蟲血階段的疫苗開發(fā)，由于其在感染紅細(xì)胞過程中的關(guān)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(chǎn)生的針對(duì)RH5的抗體反應(yīng)，對(duì)于設(shè)計(jì)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(tuán)隊(duì)聯(lián)合多個(gè)課題組，在Cell (IF=45.5) 上發(fā)表最新研究成果，對(duì)自然感染和疫苗接種后的針對(duì)瘧疾疫苗候選物RH5的抗體反應(yīng)進(jìn)行深入分析。研究揭示瘧疾自然感染可以誘導(dǎo)出罕見但強(qiáng)效的中和抗體，這些抗體靶向的蛋白位點(diǎn)與強(qiáng)效疫苗誘導(dǎo)的抗體相同。這些結(jié)果表明，自然瘧疾感染可能增強(qiáng)RH5疫苗誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)，并為下一代RH5疫苗的開發(fā)提供了明確策略。Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)被應(yīng)用于從感染和疫苗接種的患者PBMC中篩選出186個(gè)RH5單克隆抗體。

主要研究結(jié)果

1自然瘧疾感染能夠誘導(dǎo)出罕見的、針對(duì)RH5的強(qiáng)效中和抗體

研究者希望通過分離RH5特異性抗體，對(duì)反應(yīng)的質(zhì)量進(jìn)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(chǎn)生的抗體差異性，五位未經(jīng)感染的RH5疫苗接種者的PBMC也同時(shí)采集。通過在384或96孔板內(nèi)對(duì)記憶B細(xì)胞分別使用飼養(yǎng)細(xì)胞和布魯克的激活試劑進(jìn)行激活，再在Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)上對(duì)陽性細(xì)胞群體中的抗體分泌細(xì)胞進(jìn)行抗體篩選。最終，研究者從疫苗接種者體內(nèi)分離出164個(gè)RH5特異性IgG抗體（篩選13.5萬個(gè)IgG+B細(xì)胞），但是從自然感染者體內(nèi)只分離得到22個(gè)（篩選1440萬個(gè)IgG+ B細(xì)胞）。通過對(duì)這186個(gè)抗體進(jìn)行GIA分析發(fā)現(xiàn)，大部分自然感染者體內(nèi)分離出的抗體都無中和能力，但是其中有兩個(gè)抗體具有強(qiáng)效的中和能力（圖1）。

圖1 .瘧疾自然感染引發(fā)罕見但強(qiáng)效RH5中和抗體

2自然感染誘導(dǎo)的RH5特異性單克隆抗體大多靶向非中和表位

研究者對(duì)166個(gè)分離出的mAb進(jìn)行表位分析，并鑒定出7個(gè)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(dǎo)的RH5特異性單克隆抗體大多靶向非中和表位

3強(qiáng)效的RH5特異性mAb使用多種VH基因

對(duì)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(xì)胞克隆，它們通過不同的遺傳途徑獲得了針對(duì)RH5的強(qiáng)效中和能力。這種多樣性和克隆分散性對(duì)于疫苗設(shè)計(jì)具有積極意義，因?yàn)檫@意味著疫苗有潛力在不同遺傳背景的人群中誘導(dǎo)出有效的免疫反應(yīng)。

小 結(jié)

本研究通過對(duì)自然瘧疾感染和疫苗接種后產(chǎn)生的RH5特異性單克隆抗體的深入分析，揭示了即使在反復(fù)感染的情況下，人體對(duì)RH5的B細(xì)胞反應(yīng)仍然較弱，但能夠產(chǎn)生罕見且強(qiáng)效的中和抗體。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解瘧疾的免疫保護(hù)機(jī)制提供了新的視角，而且對(duì)于指導(dǎo)下一代RH5疫苗的設(shè)計(jì)具有重要意義，尤其是在如何更有效地激發(fā)針對(duì)關(guān)鍵表位的保護(hù)性抗體反應(yīng)方面。此外，研究還發(fā)現(xiàn)自然感染和疫苗接種可以誘導(dǎo)出結(jié)構(gòu)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(hù)性免疫反應(yīng)，為疫苗的廣泛適用性和效果提供了樂觀的預(yù)期。

分離單克隆抗體對(duì)疫苗開發(fā)的重要意義

Beacon®單細(xì)胞光導(dǎo)系統(tǒng)讓研究者能夠從自然感染和疫苗接種的個(gè)體中高效地篩選和識(shí)別出RH5特異性的單克隆抗體。評(píng)估和比較自然感染和疫苗接種后產(chǎn)生的抗體的差異，對(duì)后續(xù)優(yōu)化疫苗設(shè)計(jì)和提高疫苗效果具有重要的指導(dǎo)意義：

01識(shí)別保護(hù)性抗體

通過分析感染患者和疫苗接種者體內(nèi)的抗體，研究人員能夠識(shí)別出那些能夠有效、具有保護(hù)性的中和抗體。從而能夠分析出關(guān)鍵抗原表位，為疫苗設(shè)計(jì)提供重要靶點(diǎn)。

02指導(dǎo)疫苗設(shè)計(jì)

了解這些抗體的特性，包括它們結(jié)合的抗原表位和中和機(jī)制，可以幫助科學(xué)家設(shè)計(jì)出能夠誘導(dǎo)出類似保護(hù)性抗體反應(yīng)的疫苗。

03評(píng)估疫苗效果

通過比較自然感染和疫苗接種后產(chǎn)生的抗體庫，研究人員可以評(píng)估疫苗是否能夠誘導(dǎo)出與自然感染相似或更優(yōu)的免疫反應(yīng)。這有助于判斷疫苗的潛在效果，并為疫苗的進(jìn)一步改進(jìn)提供依據(jù)。