摘要：目前還沒有針對淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)感染的疫苗或療法。這種病原體很容易傳播，在世界各地的人群中極為常見。拉霍亞免疫研究所(LJI)的科學家們的新發現展示了工程抗體如何靶向LCMV并中和病毒。
淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒（LCMV）是一種古老的病毒，也是科學家們探索免疫系統隱藏機制的燈塔。該病毒可由嚙齒動物攜帶，這使得它成為在小鼠身上進行實驗室研究的有用工具。自20世紀30年代以來，通過研究小鼠免疫系統如何對抗LCMV，研究人員探究了免疫細胞和抗體的作用。但是，LCMV也是一種人類病原體，由居住在我們家里和城市里的老鼠傳播。LCMV感染也會讓人病得很重，尤其是免疫系統受損的人——比如接受器官移植的人。這種病毒還可以穿過胎盤感染正在發育的胎兒，導致嚴重的出生缺陷甚至胎兒死亡。“盡管LCMV主要被描述為小鼠病原體，但不幸的是，這種病毒也能夠作為人類病原體，這被忽視了，”拉霍亞免疫研究所(LJI)的Kathryn Hastie博士說，她也是LJI抗體發現中心的主任。“所以還沒有針對LCMV的疫苗或治療方法。”
圖1 淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)：這個旋轉的藍色形狀是病毒衣殼(糖蛋白)，可以保護LCMV免受免疫系統的攻擊。灰色部分示意抗體中和病毒。
圖源:拉霍亞免疫研究所Saphire實驗室，作者提供
拉霍亞免疫研究所(LJI)科學家Erica Ollmann Saphire博士和Shane Crotty博士領導的一項新研究表明，一種抗體(上圖的灰色部分)可以結合并中和LCMV。多虧了這項新工作，我們現在更接近于設計針對LCMV的疫苗和治療方法。他們的論文“抗體介導的淋巴細胞性絨膜腦膜炎病毒中和的結構基礎”于2023年3月28日發表在《細胞化學生物學》上。
圖2 研究表明一種抗體可以結合并中和LCMV
主要結論:
目前還沒有針對淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)感染的疫苗或療法。這種病原體很容易傳播，在世界各地的人群中極為常見。
LCMV感染可導致發育中的胎兒出生缺陷，免疫功能低下者可能會出現嚴重疾病甚至死亡。
拉霍亞免疫研究所(LJI)的科學家們的新發現展示了工程抗體如何靶向LCMV并中和病毒。他們發現這種抗體有預防感染和治療已經感染的潛力。
用這個更好地理解LCMV的弱點，科學家們可以推進具有廣泛保護性的疫苗策略。
早期在小鼠身上進行的LCMV研究首次揭示了免疫細胞如何識別入侵者以及T細胞如何記憶過去的感染。1996年諾貝爾生理/醫學獎授予了用LCMV揭示免疫細胞是如何區分病原體和人體自身細胞的科學家Rolf M. Zinkernagel和Peter Doherty。“LCMV作為一種了解宿主免疫反應如何應對病毒感染的燈塔，已經被利用了近一個世紀”Alex Moon-Walker博士是LJI的博士后研究員。然而，科學家們還沒有清楚地了解LCMV用來感染宿主細胞的病毒機制。解決LCMV糖蛋白的機械結構對于開發疫苗或未來對抗病毒的療法非常重要。
現在拉霍亞免疫研究所的新研究讓科學家首次看到融合前LCMV糖蛋白三聚體。這個3D結構精確地顯示了病毒機制可能容易受到抗體攻擊的位置。更重要的是，這項新研究首次表明，一種工程抗體可以預防由病毒引起的疾病，為所需的醫療開辟了一條途徑。
捕獲LCMV
高分辨率地觀察LCMV的糖蛋白結構是發現病毒脆弱部位的重要一步。事實證明，這種結構很難捕捉，病毒結構實際上是一個移動的目標。一旦病毒進入嚙齒動物或人體內，病毒就會直奔宿主細胞。附著后，LCMV被帶入宿主細胞，并被送往酸性的“隔間”。隔間內的酸性環境改變了LCMV糖蛋白的形狀或構象，這種構象變化促進了病毒和宿主細胞膜之間的融合——這是病毒感染周期的關鍵步驟。抗體只有在融合前階段抓住糖蛋白才能對抗病毒。“免疫系統很擅長制造抗體，但除非你的免疫細胞能在病原體上看到正確的目標，否則它們無法正常工作。為了預防或治療LCMV感染，我們需要知道病毒在哪里容易受到抗體攻擊，”Shane Crotty博士表示。“如果你能阻止糖蛋白發生這種構象變化，那么你基本上就能中和病原體，并從一開始就阻止它感染細胞。”
了解LCMV的窗口
在這項新研究中，研究人員設計了一種處于“預融合狀態”的糖蛋白。他們的工作建立在Hastie對另一種危險病原體拉沙病毒（Lassa virus）的經驗基礎上。拉沙病毒和LCMV都屬于沙粒病毒科（Arenaviridae）。拉沙也感染嚙齒動物，但它比LCMV更有可能在人類宿主中引起嚴重癥狀，甚至死亡。2017年， Hastie解決了Lassa糖蛋白在融合前階段的結構。她在Saphire實驗室的工作展示了如何穩定一種棘手的糖蛋白，并為新的LCMV研究提供了模板。
一旦他們有了穩定版本的LCMV糖蛋白，研究人員將其引入一種名為M28的抗體。研究人員從拉沙病毒幸存者血液中發現的抗體中設計了M28。因為它們是相關的，Lassa和LCMV足夠相似，M28也可以瞄準并結合LCMV。然后，科學家們使用一種稱為冷凍電子顯微鏡的高分辨率成像技術，捕捉到LCMV糖蛋白與抗體M28一起(“復合物”)的3D結構。新結構揭示了近原子水平的三面糖蛋白“三聚體”的細節。
圖3 多克隆m28蛋白在體外有效中和LCMV
研究人員還可以看到M28如何通過將LCMV糖蛋白“鎖定”到融合前狀態來阻止感染。這是一個巨大的進步。正如Hastie解釋的那樣，科學家們從未在小鼠或人類身上發現過一類對抗LCMV的中和抗體。多虧了M28, LJI團隊第一次看到了LCMV治療中的中和抗體可以攻擊的地方。克羅蒂實驗室的下一步是研究這種抗體是否能預防或治療這種疾病。
邁向LCMV治療的一步
在小鼠實驗中，研究人員發現M28可以作為對抗LCMV的療法。可以在病毒暴露前注射工程抗體以阻斷感染，也可以在暴露后注射以治療感染。“這是第一次有人證明了人類抗體對LCMV的保護活性，”Hastie說。她想象有一天，類似的療法可能會在手術前用于器官移植患者，或者在已知的LCMV暴露后用于孕婦。
展望未來，研究人員有興趣繼續尋找更多可以中和LCMV的抗體。他們說，科學家有一天可能會發現能夠交叉中和不同類型沙粒病毒的抗體，從而為對抗拉沙病毒、LCMV和其他病原體的“泛沙粒病毒”疫苗打開大門。Saphire相信:“結合力量和工具揭示了目標，設計了治療方法，并證明了它是有效的。”“團隊從洞察一種病毒擴展到另一種病毒，從而創造出更廣泛地保護人類健康的東西。”
參考資料：
[1] Structural basis for antibody-mediated neutralization of lymphocytic choriomeningitis virus
摘要：目前還沒有針對淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)感染的疫苗或療法。這種病原體很容易傳播，在世界各地的人群中極為常見。拉霍亞免疫研究所(LJI)的科學家們的新發現展示了工程抗體如何靶向LCMV并中和病毒。
淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒（LCMV）是一種古老的病毒，也是科學家們探索免疫系統隱藏機制的燈塔。該病毒可由嚙齒動物攜帶，這使得它成為在小鼠身上進行實驗室研究的有用工具。自20世紀30年代以來，通過研究小鼠免疫系統如何對抗LCMV，研究人員探究了免疫細胞和抗體的作用。但是，LCMV也是一種人類病原體，由居住在我們家里和城市里的老鼠傳播。LCMV感染也會讓人病得很重，尤其是免疫系統受損的人——比如接受器官移植的人。這種病毒還可以穿過胎盤感染正在發育的胎兒，導致嚴重的出生缺陷甚至胎兒死亡。“盡管LCMV主要被描述為小鼠病原體，但不幸的是，這種病毒也能夠作為人類病原體，這被忽視了，”拉霍亞免疫研究所(LJI)的Kathryn Hastie博士說，她也是LJI抗體發現中心的主任。“所以還沒有針對LCMV的疫苗或治療方法。”
圖1 淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)：這個旋轉的藍色形狀是病毒衣殼(糖蛋白)，可以保護LCMV免受免疫系統的攻擊。灰色部分示意抗體中和病毒。
圖源:拉霍亞免疫研究所Saphire實驗室，作者提供
拉霍亞免疫研究所(LJI)科學家Erica Ollmann Saphire博士和Shane Crotty博士領導的一項新研究表明，一種抗體(上圖的灰色部分)可以結合并中和LCMV。多虧了這項新工作，我們現在更接近于設計針對LCMV的疫苗和治療方法。他們的論文“抗體介導的淋巴細胞性絨膜腦膜炎病毒中和的結構基礎”于2023年3月28日發表在《細胞化學生物學》上。
圖2 研究表明一種抗體可以結合并中和LCMV
主要結論:
目前還沒有針對淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)感染的疫苗或療法。這種病原體很容易傳播，在世界各地的人群中極為常見。
LCMV感染可導致發育中的胎兒出生缺陷，免疫功能低下者可能會出現嚴重疾病甚至死亡。
拉霍亞免疫研究所(LJI)的科學家們的新發現展示了工程抗體如何靶向LCMV并中和病毒。他們發現這種抗體有預防感染和治療已經感染的潛力。
用這個更好地理解LCMV的弱點，科學家們可以推進具有廣泛保護性的疫苗策略。
早期在小鼠身上進行的LCMV研究首次揭示了免疫細胞如何識別入侵者以及T細胞如何記憶過去的感染。1996年諾貝爾生理/醫學獎授予了用LCMV揭示免疫細胞是如何區分病原體和人體自身細胞的科學家Rolf M. Zinkernagel和Peter Doherty。“LCMV作為一種了解宿主免疫反應如何應對病毒感染的燈塔，已經被利用了近一個世紀”Alex Moon-Walker博士是LJI的博士后研究員。然而，科學家們還沒有清楚地了解LCMV用來感染宿主細胞的病毒機制。解決LCMV糖蛋白的機械結構對于開發疫苗或未來對抗病毒的療法非常重要。
現在拉霍亞免疫研究所的新研究讓科學家首次看到融合前LCMV糖蛋白三聚體。這個3D結構精確地顯示了病毒機制可能容易受到抗體攻擊的位置。更重要的是，這項新研究首次表明，一種工程抗體可以預防由病毒引起的疾病，為所需的醫療開辟了一條途徑。
捕獲LCMV
高分辨率地觀察LCMV的糖蛋白結構是發現病毒脆弱部位的重要一步。事實證明，這種結構很難捕捉，病毒結構實際上是一個移動的目標。一旦病毒進入嚙齒動物或人體內，病毒就會直奔宿主細胞。附著后，LCMV被帶入宿主細胞，并被送往酸性的“隔間”。隔間內的酸性環境改變了LCMV糖蛋白的形狀或構象，這種構象變化促進了病毒和宿主細胞膜之間的融合——這是病毒感染周期的關鍵步驟。抗體只有在融合前階段抓住糖蛋白才能對抗病毒。“免疫系統很擅長制造抗體，但除非你的免疫細胞能在病原體上看到正確的目標，否則它們無法正常工作。為了預防或治療LCMV感染，我們需要知道病毒在哪里容易受到抗體攻擊，”Shane Crotty博士表示。“如果你能阻止糖蛋白發生這種構象變化，那么你基本上就能中和病原體，并從一開始就阻止它感染細胞。”
了解LCMV的窗口
在這項新研究中，研究人員設計了一種處于“預融合狀態”的糖蛋白。他們的工作建立在Hastie對另一種危險病原體拉沙病毒（Lassa virus）的經驗基礎上。拉沙病毒和LCMV都屬于沙粒病毒科（Arenaviridae）。拉沙也感染嚙齒動物，但它比LCMV更有可能在人類宿主中引起嚴重癥狀，甚至死亡。2017年， Hastie解決了Lassa糖蛋白在融合前階段的結構。她在Saphire實驗室的工作展示了如何穩定一種棘手的糖蛋白，并為新的LCMV研究提供了模板。
一旦他們有了穩定版本的LCMV糖蛋白，研究人員將其引入一種名為M28的抗體。研究人員從拉沙病毒幸存者血液中發現的抗體中設計了M28。因為它們是相關的，Lassa和LCMV足夠相似，M28也可以瞄準并結合LCMV。然后，科學家們使用一種稱為冷凍電子顯微鏡的高分辨率成像技術，捕捉到LCMV糖蛋白與抗體M28一起(“復合物”)的3D結構。新結構揭示了近原子水平的三面糖蛋白“三聚體”的細節。
圖3 多克隆m28蛋白在體外有效中和LCMV
研究人員還可以看到M28如何通過將LCMV糖蛋白“鎖定”到融合前狀態來阻止感染。這是一個巨大的進步。正如Hastie解釋的那樣，科學家們從未在小鼠或人類身上發現過一類對抗LCMV的中和抗體。多虧了M28, LJI團隊第一次看到了LCMV治療中的中和抗體可以攻擊的地方。克羅蒂實驗室的下一步是研究這種抗體是否能預防或治療這種疾病。
邁向LCMV治療的一步
在小鼠實驗中，研究人員發現M28可以作為對抗LCMV的療法。可以在病毒暴露前注射工程抗體以阻斷感染，也可以在暴露后注射以治療感染。“這是第一次有人證明了人類抗體對LCMV的保護活性，”Hastie說。她想象有一天，類似的療法可能會在手術前用于器官移植患者，或者在已知的LCMV暴露后用于孕婦。
展望未來，研究人員有興趣繼續尋找更多可以中和LCMV的抗體。他們說，科學家有一天可能會發現能夠交叉中和不同類型沙粒病毒的抗體，從而為對抗拉沙病毒、LCMV和其他病原體的“泛沙粒病毒”疫苗打開大門。Saphire相信:“結合力量和工具揭示了目標，設計了治療方法，并證明了它是有效的。”“團隊從洞察一種病毒擴展到另一種病毒，從而創造出更廣泛地保護人類健康的東西。”
參考資料：
[1] Structural basis for antibody-mediated neutralization of lymphocytic choriomeningitis virus
