尼帕病毒附着糖蛋白的抗原图谱分析揭示一种跨物种保护性免疫优势表位

Antigenic landscape of Nipah virus attachment glycoprotein analysis reveals a protective immunodominant epitope across species.

作者信息Dan Zhou, Yong Wang, Yanfeng Yao, Wenhua Kuang, Rao Cheng, Gan Zhang, Hang Liu, Xin Li, Sandra Chiu, Zengqin Deng, Haiyan Zhao
PMID41315143
发布时间2025-11-28
DOI10.1038/s41541-025-01319-2

实验完整度

研究包含体外中和实验、细胞融合实验、结构解析(晶体和冷冻电镜)、体内仓鼠保护实验等多个独立证据层级,并有明确的功能和机制验证。

主要模型

Vero E6细胞 293T细胞 CHO-K1细胞 叙利亚金仓鼠 NiV G/F表达细胞

重点核对

单克隆抗体的中和活性(IC50值) 抗体与GH蛋白的结合能力及表位竞争 抗体对受体ephrin-B2结合的阻断作用 抗体介导的细胞-细胞融合抑制 仓鼠体内预防和治疗保护效果

摘要

尼帕病毒(NiV)和亨德拉病毒(HeV)是两种高致病性的亨尼帕病毒(HNVs),对公共卫生构成重大威胁。附着糖蛋白(G)在病毒附着和入侵中发挥关键作用,使其成为疫苗和治疗性抗体开发的有吸引力的靶点。然而,不同HNVs G蛋白的抗原图谱和中和敏感性仍未得到充分定义。在此,我们系统地鉴定了由NiV G头部(GH)纳米颗粒免疫小鼠产生的27种单克隆抗体(mAbs)。其中,25种mAbs对两种主要的NiV毒株(NiV-马来西亚和NiV-孟加拉)具有中和活性,其中5种mAbs还能交叉抑制HeV感染。值得注意的是,来自两个不同组的mAbs对仓鼠免受致死性NiV-马来西亚的攻击提供了完全保护。与代表性Fab复合的NiV GH的结构分析揭示了四个不重叠的表位,包括两个新的抗原位点和一个跨物种共享的公共保护性表位。靶向新位点的MAbs结合G蛋白β-螺旋桨的顶部或侧面,并通过阻断受体结合或膜融合来抑制病毒感染。识别公共表位的MAbs直接阻断受体结合。我们的研究提供了NiV GH的全面抗原图谱,并为基于抗体的疗法和合理的疫苗开发提供了新的见解和机会。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
NiV G蛋白的抗原表位图谱及其单克隆抗体的中和机制和保护效果尚不清楚。
核心机制
抗NiV G单克隆抗体通过直接阻断受体结合、空间位阻干扰受体结合或抑制膜融合来中和病毒;其中组3抗体靶向受体结合位点,组1和组5抗体抑制融合。
主要证据
从NiV GH纳米颗粒免疫小鼠中获得的27种mAbs中,25种中和NiV,5种交叉中和HeV;冷冻电镜和X射线晶体结构显示四个不重叠表位,包括两个新位点;组3和组4抗体在仓鼠中提供完全保护。
研究意义
该研究扩展了G蛋白的脆弱表位库,为尼帕病毒抗体治疗和合理疫苗设计提供了重要见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

单克隆抗体生成与结合特性分析

从NiV GH纳米颗粒免疫小鼠中获取G蛋白特异性单克隆抗体,并评估其与不同HNVs G蛋白的结合能力。

利用NiV GH-ferritin纳米颗粒免疫小鼠,筛选出27种G反应性mAbs;通过ELISA检测其与NiVM、NiVB、HeV、LayV和MojV G头部的结合。

2

体外中和活性测定

评估单克隆抗体对NiV和HeV假病毒及真实病毒的中和能力。

使用VSV-based假病毒系统进行中和试验,检测mAbs对NiVB和HeV假病毒的中和活性;同时使用真实NiVM、NiVB和HeV病毒进行中和试验。

3

受体结合的竞争分析

确定mAbs是否通过阻断受体ephrin-B2与G蛋白的结合来中和病毒。

使用生物层干涉(BLI)和流式细胞术检测mAbs对ephrin-B2与GH或全长度G结合的影响。

4

膜融合抑制测定

评估mAbs是否通过抑制病毒-细胞膜融合来中和病毒。

使用双裂解蛋白(DSP)系统,在293T细胞中表达NiV G和F,加入mAbs检测细胞融合的抑制情况,通过荧光素酶活性和GFP信号量化。

5

仓鼠体内保护实验

评估代表性mAbs在致死性NiV感染中的预防和治疗效果。

使用叙利亚金仓鼠模型,进行预防性(感染前24小时给药30 mg/kg)和治疗性(感染后第1天和第3天给药15 mg/kg)实验,监测生存率和体重变化。

6

结构解析

确定mAbs与NiV GH复合物的结构,揭示表位位置和结合机制。

使用冷冻电镜(cryo-EM)确定GH与S1E2、S2B10和LN3D3 Fab的三元复合物结构(分辨率3.01 Å),并使用X射线晶体学确定GH与LN1F9 Fab复合物的结构(分辨率3.0 Å)。

7

血清竞争ELISA分析

评估免疫动物血清中不同组抗体的比例,确定免疫优势表位。

使用NiV sGH或GH-ferritin免疫小鼠和仓鼠,通过竞争ELISA检测血清中针对不同表位的抗体比例。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Monad Biotech--
胎牛血清ExCell Bio--
DMEM/F12培养基BiosharpBL305A
SMM 293-TII表达培养基Sino BiologicalM293TII
293F Hi-exp培养基OPM BiosciencesAC601501
CarpTrans转染试剂OPM BiosciencesAC501302
镍离子螯合树脂GenScriptL00666
重组蛋白A琼脂糖珠Smart LifesciencesSA015100
苦马豆素Toronto Research ChemicalsK450000
Endo HF糖苷酶New England BiolabsP0703L
96孔ELISA板Corning9018
吐温20----
牛血清白蛋白----
HRP标记的山羊抗人IgGABclonalAS002
TMB显色液NCM BiotechM30500
Varioskan LUX多功能酶标仪Thermo Scientific--
Octet Red 96生物层干涉仪Pall ForteBio--
ProA生物传感器Sartorius18-5010
Gene Twin转染试剂BiomedTG101
抗VSV G单克隆抗体I145----
Alexa Fluor 488标记的抗人IgG抗体Thermo ScientificA-11013
链霉亲和素-APCBD Biosciences554067
CytoFLEX S流式细胞仪Beckman--
HiLoad 16/600 Superdex 200 pg凝胶过滤柱Cytiva--
PHASER----
Superdex 200 Increase 10/300 GL凝胶过滤柱Cytiva--
Vitrobot Mark IV冷冻制样仪Thermo Scientific--
铜网200目R1.2/1.3微孔碳膜Quantifoil--
CRYO ARM 300电子显微镜JEOL--
K3直接电子探测器Gatan--
EnduRen活细胞荧光素酶底物PromegaE6482
Hoechst 33342Thermo ScientificR37165

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
单克隆抗体生成与结合特性分析
免疫原:NiV GH-ferritin纳米颗粒;小鼠品系:文中未明确说明;ELISA检测浓度
阅读提示:Methods: ELISA部分
体外中和活性测定
病毒株:NiVM、NiVB、HeV;假病毒系统:VSVΔG-eGFP;细胞:Vero E6;抗体浓度梯度;IC50计算方法
阅读提示:Methods: Pseudovirus packaging and neutralization assays; Authentic virus neutralization assay
受体结合的竞争分析
BLI设备:Octet Red 96;传感器:ProA;GH蛋白浓度:500 nM;ephrin-B2浓度:100 μg/mL;流式细胞术:细胞类型、抗体浓度、ephrin-B2浓度
阅读提示:Methods: Biolayer interferometry assay; Competitive flow cytometric assay
膜融合抑制测定
细胞系:293T;质粒:NiVM G、F、RL-DSP1-7、RL-DSP8-11;抗体浓度;检测时间
阅读提示:Methods: Fusion inhibition assay
仓鼠体内保护实验
仓鼠品系:叙利亚金仓鼠;年龄:6周龄;性别:雌性;病毒株:NiV马来西亚株;剂量:1000 LD50;抗体剂量:30 mg/kg(预防)或15 mg/kg ×2(治疗);给药途径:腹腔注射;观察时间:生存期21天,体重14天
阅读提示:Methods: Animal experiments-Syrian hamsters