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《细胞》:从未发现的保护方式!抗体居然可以改变病毒,防止感染

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▎药明康德内容团队编辑

人体内经常会上演一场场没有硝烟的战斗。病毒不怀好意地寻找可以感染的目标,它们悄悄地来到细胞表面,将自身的遗传物质注入到细胞中借助工具进行复制,直至摧毁细胞。

将其视为死敌的免疫系统则无时无刻都在追击病毒,其中大量可让病毒失活的抗体成了有效的武器,这也是当下许多疫苗和疗法在预防、清除病毒中常会借鉴的免疫方法。

免疫学界几乎公认的是,抗体能通过结合病毒表面的特定分子,破坏其锚定和感染细胞的能力。但《细胞》的一项新研究发现了抗体阻止病毒感染的全新方式:抗体会改变病毒性质,让其暴露更多弱点。


抗体和病毒分子互相作用涉及的水平都是极其微小的,宾夕法尼亚州立大学的研究者决定借助冷冻电镜来帮助我们揭示其中的细节,该技术能够将目标锁定到研究者感兴趣的单个分子。

研究的主要作者Ganesh Anand教授与同事过去曾在感染过登革热的患者体内获取了部分抗体,并且他们发现这些抗体也可以中和寨卡病毒。于是他们再一次将这种抗体与两种病毒进行了混合。

只是这一次他们没有在常规的液体中混合,而是选择了重水。重水有一个特殊之处在于原本属于氢原子的位置被同位素氘给代替。而浸润在其中的病毒实际上也会因此受到影响。


▲被抗体结合后,寨卡病毒与登革热病毒展现出了不同的变化(图片来源:参考资料[2])

病毒表面的氢原子会随着时间发生变化,它们逐渐会被氘给取代。而病毒被取代的位点越多,病毒就变得越“重”,这一点则可以通过质谱进行分析。

通过这一系列的操作,研究者终于找到了抗体破坏病毒的秘密。登革热病毒在抗体浓度不断提升时,自己也会变得越来越重,原因不是抗体结合上来了,而是它们的氢原子会不断地被氘给取代。

这意味着一件事,登革热病毒的表面正被抗体改变,扭曲的病毒表面让更多区域暴露在外界中,这样才会不断有氢原子可以与外界环境不断地交互

然而不一样的是,寨卡病毒并没有出现在这种变化,它并没有在重水中变得更重,这说明尽管抗体能够中和寨卡病毒,但是它却不会改变病毒的外表特性。Anand教授指出,抗体添加的越多,登革热病毒会变得越“奇怪”,这说明抗体的数量对防御病毒有重要影响。


图片来源:123RF

当抗体水平上升到一个阈值后,登革热病毒表面60%都发生了改变,这也意味着它们失去了感染其他细胞的能力。在测试中,结合了抗体的登革热病毒感染婴儿肾脏细胞的感染率要下降一半以上。

Anand教授表示:“如果把病毒比作车子,那对有些病毒来说,抗体会选择堵住车门这样里面的乘客不能下车,对另外有些病毒来说,抗体会选择将车子弄坏,这样就到不了目的地。”

至于为什么同一种抗体能够对两种病毒有不一样的作用方式,研究指出这可能与病毒的性质有关,登革热病毒的移动性更强,这或许是它们演化出逃避免疫系统追击的一种方式,但抗体却对应地演化出了限制它们移动的方式,可谓棋高一着。而寨卡病毒相对稳定,因此只要阻止它们结合到细胞上即可。

研究者推测,这一发现或能促成开发效率更高的抗体来应对病毒,比如当下正肆虐的新冠病毒。“你不仅要阻止病毒,还要改变它们。” Anand教授表示。

参考资料:

[1] Researchers discover new strategy for antibodies to disable viruses. Retrieved Nov 30th, 2021 from https://www.eurekalert.org/news-releases/936101

[2] Arvind Sharma, Xiaokang Zhang, et al. The epitope arrangement on flavivirus particles contributes to Mab C10’s extraordinary neutralization breadth across Zika and dengue viruses. Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2021.11.010

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