淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)研究新进展

来源：作者：人气：-发表时间：2023-03-30 10:14:00【大中小】

摘要：目前还没有针对淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染的疫苗或疗法。这种病原体很容易传播，在世界各地的人群中极为常见。拉霍亚免疫研究所(LJI)的科学家们的新发现展示了工程抗体如何靶向LCMV并中和病毒。

淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）是一种古老的病毒，也是科学家们探索免疫系统隐藏机制的灯塔。该病毒可由啮齿动物携带，这使得它成为在小鼠身上进行实验室研究的有用工具。自20世纪30年代以来，通过研究小鼠免疫系统如何对抗LCMV，研究人员探究了免疫细胞和抗体的作用。但是，LCMV也是一种人类病原体，由居住在我们家里和城市里的老鼠传播。LCMV感染也会让人病得很重，尤其是免疫系统受损的人——比如接受器官移植的人。这种病毒还可以穿过胎盘感染正在发育的胎儿，导致严重的出生缺陷甚至胎儿死亡。“尽管LCMV主要被描述为小鼠病原体，但不幸的是，这种病毒也能够作为人类病原体，这被忽视了，”拉霍亚免疫研究所(LJI)的Kathryn Hastie博士说，她也是LJI抗体发现中心的主任。“所以还没有针对LCMV的疫苗或治疗方法。”

图1 淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)：这个旋转的蓝色形状是病毒衣壳(糖蛋白)，可以保护LCMV免受免疫系统的攻击。灰色部分示意抗体中和病毒。
图源:拉霍亚免疫研究所Saphire实验室，作者提供

拉霍亚免疫研究所(LJI)科学家Erica Ollmann Saphire博士和Shane Crotty博士领导的一项新研究表明，一种抗体(上图的灰色部分)可以结合并中和LCMV。多亏了这项新工作，我们现在更接近于设计针对LCMV的疫苗和治疗方法。他们的论文“抗体介导的淋巴细胞性绒膜脑膜炎病毒中和的结构基础”于2023年3月28日发表在《细胞化学生物学》上。

图2 研究表明一种抗体可以结合并中和LCMV

主要结论:

目前还没有针对淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染的疫苗或疗法。这种病原体很容易传播，在世界各地的人群中极为常见。

LCMV感染可导致发育中的胎儿出生缺陷，免疫功能低下者可能会出现严重疾病甚至死亡。

拉霍亚免疫研究所(LJI)的科学家们的新发现展示了工程抗体如何靶向LCMV并中和病毒。他们发现这种抗体有预防感染和治疗已经感染的潜力。

用这个更好地理解LCMV的弱点，科学家们可以推进具有广泛保护性的疫苗策略。

早期在小鼠身上进行的LCMV研究首次揭示了免疫细胞如何识别入侵者以及T细胞如何记忆过去的感染。1996年诺贝尔生理/医学奖授予了用LCMV揭示免疫细胞是如何区分病原体和人体自身细胞的科学家Rolf M. Zinkernagel和Peter Doherty。“LCMV作为一种了解宿主免疫反应如何应对病毒感染的灯塔，已经被利用了近一个世纪”Alex Moon-Walker博士是LJI的博士后研究员。然而，科学家们还没有清楚地了解LCMV用来感染宿主细胞的病毒机制。解决LCMV糖蛋白的机械结构对于开发疫苗或未来对抗病毒的疗法非常重要。

现在拉霍亚免疫研究所的新研究让科学家首次看到融合前LCMV糖蛋白三聚体。这个3D结构精确地显示了病毒机制可能容易受到抗体攻击的位置。更重要的是，这项新研究首次表明，一种工程抗体可以预防由病毒引起的疾病，为所需的医疗开辟了一条途径。

捕获LCMV

高分辨率地观察LCMV的糖蛋白结构是发现病毒脆弱部位的重要一步。事实证明，这种结构很难捕捉，病毒结构实际上是一个移动的目标。一旦病毒进入啮齿动物或人体内，病毒就会直奔宿主细胞。附着后，LCMV被带入宿主细胞，并被送往酸性的“隔间”。隔间内的酸性环境改变了LCMV糖蛋白的形状或构象，这种构象变化促进了病毒和宿主细胞膜之间的融合——这是病毒感染周期的关键步骤。抗体只有在融合前阶段抓住糖蛋白才能对抗病毒。“免疫系统很擅长制造抗体，但除非你的免疫细胞能在病原体上看到正确的目标，否则它们无法正常工作。为了预防或治疗LCMV感染，我们需要知道病毒在哪里容易受到抗体攻击，”Shane Crotty博士表示。“如果你能阻止糖蛋白发生这种构象变化，那么你基本上就能中和病原体，并从一开始就阻止它感染细胞。”

了解LCMV的窗口

在这项新研究中，研究人员设计了一种处于“预融合状态”的糖蛋白。他们的工作建立在Hastie对另一种危险病原体拉沙病毒（Lassa virus）的经验基础上。拉沙病毒和LCMV都属于沙粒病毒科（Arenaviridae）。拉沙也感染啮齿动物，但它比LCMV更有可能在人类宿主中引起严重症状，甚至死亡。2017年， Hastie解决了Lassa糖蛋白在融合前阶段的结构。她在Saphire实验室的工作展示了如何稳定一种棘手的糖蛋白，并为新的LCMV研究提供了模板。

一旦他们有了稳定版本的LCMV糖蛋白，研究人员将其引入一种名为M28的抗体。研究人员从拉沙病毒幸存者血液中发现的抗体中设计了M28。因为它们是相关的，Lassa和LCMV足够相似，M28也可以瞄准并结合LCMV。然后，科学家们使用一种称为冷冻电子显微镜的高分辨率成像技术，捕捉到LCMV糖蛋白与抗体M28一起(“复合物”)的3D结构。新结构揭示了近原子水平的三面糖蛋白“三聚体”的细节。

图3 多克隆m28蛋白在体外有效中和LCMV

研究人员还可以看到M28如何通过将LCMV糖蛋白“锁定”到融合前状态来阻止感染。这是一个巨大的进步。正如Hastie解释的那样，科学家们从未在小鼠或人类身上发现过一类对抗LCMV的中和抗体。多亏了M28, LJI团队第一次看到了LCMV治疗中的中和抗体可以攻击的地方。克罗蒂实验室的下一步是研究这种抗体是否能预防或治疗这种疾病。

迈向LCMV治疗的一步

在小鼠实验中，研究人员发现M28可以作为对抗LCMV的疗法。可以在病毒暴露前注射工程抗体以阻断感染，也可以在暴露后注射以治疗感染。“这是第一次有人证明了人类抗体对LCMV的保护活性，”Hastie说。她想象有一天，类似的疗法可能会在手术前用于器官移植患者，或者在已知的LCMV暴露后用于孕妇。

展望未来，研究人员有兴趣继续寻找更多可以中和LCMV的抗体。他们说，科学家有一天可能会发现能够交叉中和不同类型沙粒病毒的抗体，从而为对抗拉沙病毒、LCMV和其他病原体的“泛沙粒病毒”疫苗打开大门。Saphire相信:“结合力量和工具揭示了目标，设计了治疗方法，并证明了它是有效的。”“团队从洞察一种病毒扩展到另一种病毒，从而创造出更广泛地保护人类健康的东西。”

参考资料：

[1] Structural basis for antibody-mediated neutralization of lymphocytic choriomeningitis virus