大发现！家牛可快速产生HIV抗体 为疫苗研发助力

获得性免疫缺陷综合征（acquired immune deficiency syndrome，AIDS），也就是我们口中常说的艾滋病，源于一种逆转录病毒（human immunodeficiency virus，HIV）的感染，该病毒可以破坏人类免疫系统，使免疫大军“敌我不分”，进而使许多细菌病毒趁虚而入，引发多种临床症状，迄今为止，艾滋病都无法被人类治愈。

近日，来自美国斯克里普斯研究所的研究者们在HIV抗体的研究上获得重大发现。他们向4只家牛注射HIV包膜的模仿蛋白，在短短的一个多月的时间后，家牛快速产生了广谱中和抗体（broadly neutralizing antibodies, bNAb）。中和抗体是通过抑制乃至中和抗原或感染源的生化功能，进而对细胞进行保护。要知道对于人类来讲，在HIV感染后只有一小部分的人会产生这种抗体，而且这个过程往往需要几年的时间。更让人兴奋的是，这种广谱中和抗体对117种HIV菌株的中和率更是高达96%！该项研究被发表在7月20日的《自然》杂志上。

来自约翰霍普金斯大学医学院的免疫学家Justin Bailey认为这项研究确定了“一种新且高效的HIV广谱抗体的产生方式”，但这项研究的意义并不仅限于此。如果研究者可以在人体中诱导出相似的抗体，这也意味着HIV疫苗的成功之路将就在眼前。

HIV是一种潜伏期极长的RNA病毒，直径约120纳米，呈20面体。病毒表面嵌有蛋白gp120与gp41，主要对人类免疫细胞进行攻击，使其感染并改变运作模式。其中以破坏T细胞膜上具有CD4蛋白识别功能的结果最为严重。一旦T细胞被感染，就意味着人体免疫系统门户大开，各种感染接踵而来，引发免疫缺陷综合征。

图 | HIV结构图

由于HIV的结构特点，它基本每时每刻都在变化，即使已经感染人类，它也可以在人体内发生突变，这就为HIV疫苗的研发增加了难度。针对单一HIV研发的抗体对其他病毒菌株只能望洋兴叹，而目前对于广谱中和抗体的研究并没有成功。

美国斯克里普斯研究所Dennis R. Burton及其同事通过模仿HIV包膜设计了BG505 SOSIP蛋白，对四头牛进行免疫注射，42天后四头牛都产生了广谱中和抗体。随后他们选取其中一头牛作为研究对象，提取血清中的抗体，并进行了更大规模的HIV测试--117种HIV菌株。在381天后，牛的抗体阻止了其中96%的病毒感染！而对另一头牛抗体的研究中，HIV中和率达到72%。

图 | 美国斯克里普斯研究所Dennis R. Burton

这些牛的广谱中和抗体都有一个奇怪的结构特点——一段伸出去的氨基酸序列，就像一条伸出去的胳膊。这段被叫做HCDR3氨基酸基团可以与不同的HIV菌株中高度保守的位点结合。这段高度保守的结合位点同时也是HIV感染免疫细胞的关键，由于HIV具有厚厚的蛋白外壳，一般来说，这个结合位点很难被触碰到。

人类在被HIV感染后所产生的广谱中和抗体中，HCDR3一般是30个氨基酸左右的长度—对于一般的人类抗体来说，这已经差不多是2倍的长度了——但对于牛的抗体来说，“还只能算是短的”。该项目的研究者之一，Vaughn V. Smider说到，在牛的广谱中和抗体中，HCDR3区域甚至可以长达70个氨基酸。

这一特殊的结构特点，也许正是牛血清中的抗体能够阻止HIV感染的关键。

可惜的是，目前牛所产生的广谱中和抗体并不能应用在人体上，但这却可以解决科学家们心中长久以来的疑惑。“在它流行之初，我们就已经意识到HIV特别擅长逃避免疫系统的追击，所以无论是家牛还是人类，只要是免疫系统可以在自然条件下自主产生HIV的广谱中和抗体，这都值得引起我们的极大关注。”美国过敏与传染病研究所(NIAID)所长Anthony S. Fauci说到。

如果研究者可以在人体中诱导出含有长HCDR3的抗体，“这将意味着疫苗之路的真正起步，” Smider 说到，“在人类进行免疫之前，我们首先需要知道怎么能产生这种抗体。”接下来研究者将对此开展深入的研究，但毫无疑问的是，牛儿们已经准备好开始工作了。