撰文 | 南開小彭彭
責編 | 兮
艾滋病作為現代人們談虎色變的傳染病，是由患者感染艾滋病毒引起。艾滋病毒學名人免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，HIV），HIV感染人體後一般會有幾年到10年左右的潛伏期，但是一旦發病，HIV將在極短的時間內將患者體內CD4陽性T淋巴細胞摧毀殆盡，使患者喪失免疫功能。免疫力低下的患者容易罹患各種併發症最終導致死亡。
為了攻克這樣一種嚴重的難治疾病，科學家們馬不停蹄地進行研究。目前，艾滋病的主要治療方法是雞尾酒療法。這是一種抗逆轉錄病毒治療方案，通過三種或三種以上的抗病毒藥物聯用，減少抗藥性，可部分甚至完全恢復機體免疫功能。然而部分HIV病毒感染細胞在體內處於靜止狀態，暫時不產生新的HIV病毒，因此藥物無法對這些定時炸彈起作用。
正所謂“先預防，後治療”，HIV疫苗的研發可能是更為急迫與重要的事情。大多數獲得許可的疫苗通過誘導保護性抗體提供保護【1】。近十年來，科學家發現了大量HIV的高效廣譜中和抗體（bnAbs），將其被動運輸到非人靈長類動物（NHPs）中可以保護其免受類人猿/人類免疫缺陷病毒 (SHIV) 感染【2,3】。另外，使用腺病毒相關病毒（AAV）遞送方式將抗體編碼序列整合到宿主以使得宿主細胞長期表達抗體蛋白的治療方式最近在NHPs中獲得了概念性驗證，實現了一次注射長效抑制SHIV【4】。
然而，目前已經開發的廣譜中和抗體多數靶向的是tier 1中和難度的HIV病毒，研製針對更難以中和的tier 2與tier 3 HIV病毒的nAbs還存在巨大難度【5】。這背後原因可能是免疫優勢（Immunodominance）。免疫優勢是指針對免疫原上多個表位，識別不同表位的B淋巴細胞具有優先級順序，佔據主導地位的B淋巴細胞能夠主導整個免疫反應，而識別其它表位的B細胞則受到損害。因此，傳統的免疫策略可能不足以開發針對艾滋病毒或其他難治病原體的廣譜中和抗體疫苗。
近年來，美國La Jolla免疫研究所Shane Crotty團隊認為，將免疫原緩慢釋放的緩釋免疫方式是一種有吸引力的疫苗策略，因為它更接近於自然急性感染過程【6】。已有研究表明，使用非機械滲透泵 (OPs) 和可溶性佐劑進行2周緩釋免疫，可增強小鼠模型的生髮中心（Germinal center）B細胞（BGC）和生髮中心T濾泡輔助細胞（GC-TFH）反應【7】。兩週劑量遞增(ED)免疫後，免疫複合物在濾泡樹突狀細胞 (FDC) 上沉積增強【8】。
近日，Shane Crotty研究團隊再次在Cell上發表文章Slow-Delivery Immunization Enhances HIV-Neutralizing Antibody and Germinal Center Responses via Modulation of Immunodominance，證實了在恆河猴中，緩釋免疫比傳統免疫能引起更強烈的免疫反應。這種免疫方式產生了更大的GC尺寸，從而增強GC-TFH和BGC細胞響應；驅動特異IgV的使用以及改變了非中和表位的免疫優勢，從而促進nAbs對病毒蛋白的結合。
首先，作者想要知道緩釋免疫方式能否比傳統大劑量免疫方式更有效地誘導中和抗體反應。在這裡，作者使用了一種tier 2中和難度的HIV病毒封裝蛋白（Env）的類似物——可溶性類天然Env三聚體BG505 Oli06CD4ko蛋白作為抗原，伴以可溶性佐劑ISCOM-皁苷。分別對恆河猴以傳統大劑量免疫方式和非機械滲透泵 (OPs) 的緩釋方式誘導初次免疫。檢測結果表明，與傳統大劑量免疫相比:（1）OPs組中總BGC數、高親和Env的BGC細胞數以及記憶B細胞（BMem）數目都顯著更多；（2）OPs組中Env特異性CD4+T細胞增多，選擇性地增強了特異性GC-TFH細胞的反應；（3）初次免疫中只有OPs組可檢測到溫和但顯著的Env特異性血漿免疫球蛋白G（IgG），二次免疫時，OPs組有更強的記憶Env IgG應答。這些數據表明，緩釋免疫導致更健壯的GCs，增強了GC-TFH和BGC細胞免疫反應以及隨後的抗體中和反應。
那麼tier2 nAb抗體的滴度是如何隨時間的發展呢？作者採用TZM-bl中和法檢測血清中BG505 N332假病毒的自體中和反應。結果表明，第10周時，8只OP動物中5只出現nAbs，而傳統組沒有出現；到第18周，8只OP動物出現nAbs，其滴度比傳統組高20倍。作者也檢測了nAbs的中和寬度，發現8只OP組動物的nAbs有6只表現出一定程度的中和寬度，可以中和1到3種異種病毒，而傳統組完全沒有檢測到異種抗體。因此，緩釋免疫能夠長時間增強nAb對Env免疫反應的強度和寬度。
為何緩釋免疫能夠產生更多的高親和Env的BGC細胞和nAb滴度呢？作者首先使用一種新的長讀測序技術對恆河猴的基因組進行測序，並結合生物信息學和人工篩選對V、D、J基因進行註釋，鑑定出66個IGHV、41個IGHD、6個IGHJ、68個IGKV、5個IGKJ、62個IGLV和7個IGLJ基因。隨後對第二次免疫後活體抽取的B細胞進行了測序。結果表明，OP免疫動物中具有更豐富種類的Env特異性BCR序列以及更多種類的IgG、IgL和IgK B細胞譜系。
Env特異性B細胞譜系多樣性增加，讓作者猜想傳統和緩釋免疫方式是否使用了不同的IgV基因，以及是否靶向了Env三聚體的不同表位。結果表明，傳統組更多地利用IGLV3-15*01 (IGLV3-15)基因，這些利用IGLV3-15基因產生的BGC細胞和Ab都能特異性靶向Env三聚體的基部。而基部是Env三聚體暴露在外的最大區域，可能具有免疫優勢。隨後作者用多克隆電鏡直接“觀看”Env三聚體抗體反應，發現傳統組動物中Ab靶向Env上的兩個位點:三聚體基部和糖基孔I區 (GH-1) ；而OP動物的Ab靶向基部和GH-1區域，以及融合肽、V1/V3-glycan和C3/V5區域。綜上，緩釋免疫導致BGC細胞和Ab對更多的Env表位發生反應，特別是新增了對處於免疫隱性的nAb表位的反應。這表明緩釋免疫調節了免疫優勢或改變了免疫優勢等級。
由於OPs免疫需要進行微小的手術，而遞增劑量 (ED) 免疫能夠更簡便地實施，從技術上可以立即替代傳統的大劑量免疫方式。因此，作者也檢測了這種緩釋免疫方式誘導的免疫反應。結果表明，與OP緩釋免疫一樣，ED免疫方式也能生成更大的GC以及體液反應,表明調節BGC和TFH細胞反應是慢呈遞免疫策略的一般屬性。
綜上所述，這項研究以非人靈長類（NHPs）為研究對象，使用兩種獨立的緩釋方法，證明了緩釋免疫可增強非人靈長類中自體tier2 nAb的發育。其機制是通過影響以下幾個方面：（1）誘導更多的Env特異GC-TFH細胞；（2）誘導更多的Env特異BGC細胞；（3）調節非中和表位的免疫優勢促進中和抗體的發育。最終提出了以緩釋策略替代傳統免疫治療的可能性。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.04.012
製版人：珂
參考文獻
1. Plotkin, S.A. (2010). Correlates of protection induced by vaccination. Clin. Vaccine Immunol. 17, 1055–1065.
2. Burton, D.R., and Hangartner, L. (2016). Broadly Neutralizing Antibodies to HIV and Their Role in Vaccine Design. Annu. Rev. Immunol. 34, 635–659.
3. Nishimura, Y., and Martin, M.A. (2017). Of Mice, Macaques, and Men: Broadly Neutralizing Antibody Immunotherapy for HIV-1. Cell Host Microbe22, 207–216.
4. Martinez-Navio, et al. (2019) Adeno-Associated Virus Delivery of Anti-HIV Monoclonal Antibodies Can Drive Long-Term Virologic Suppression. Immunity50：567-575
5. Victora, G.D., and Wilson, P.C. (2015). Germinal center selection and the antibody response to influenza. Cell163, 545–548.
6. Cirelli, K.M., and Crotty, S. (2017). Germinal center enhancement by extended antigen availability. Curr. Opin. Immunol. 47, 64–69.
7. Hu, J.K., Crampton, J.C., Cupo, A., Ketas, T., van Gils, M.J., Sliepen, K., de Taeye, S.W., Sok, D., Ozorowski, G., Deresa, I., et al. (2015). Murine Antibody Responses to Cleaved Soluble HIV-1 Envelope Trimers Are Highly Restricted in Specificity. J. Virol. 89, 10383–10398.
8. Tam, H.H., Melo, M.B., Kang, M., Pelet, J.M., Ruda, V.M., Foley, M.H., Hu, J.K., Kumari, S., Crampton, J., Baldeon, A.D., et al. (2016). Sustained antigen availability during germinal center initiation enhances antibody responses to vaccination. Proc. Natl. Acad. Sci. USA113, E6639–E6648.
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