妊娠期诱发的寨卡病毒特异性IgM而非IgG表现出超强中和作用

撰文 | Qi

多达14%的感染寨卡病毒（ZIKV）的孕妇所生婴儿会出现神经发育缺陷。中和抗体（nAbs）已被证明是可以发挥对ZIKV和其他黄病毒的保护作用。截至目前，nAbs的研究主要集中在IgG抗体上，但黄病毒感染的特征在于病毒特异性和延长的IgM反应【1-3】。

为了验证IgM对于中和孕妇体内ZIKV的贡献，近日，来自NIH的Mattia Bonsignori团队等在Cell杂志上合作发表了文章A Zika virus-specific IgM elicited in pregnancy exhibits ultrapotent neutralization，他们证明血浆IgM有助于怀孕期间的ZIKV免疫，在症状出现后3个月内介导中和。从一名感染ZIKV的孕妇身上，他们分离出一种五聚体ZIKV特异性IgM（DH1017.IgM），它表现出依赖于IgM同种型的超强ZIKV中和作用。DH1017.IgM比表达为IgG时更有效地保护小鼠免受致命ZIKV攻击时的病毒血症。这项研究确定了DH1017.IgM在预防ZIKV中的作用，可以作为怀孕期间安全有效的候选免疫治疗剂。

研究人员首先在所有10名感染ZIKV孕妇受试者血浆中鉴定出特异性IgM中和抗体，利用荧光ZIKV病毒作为诱饵以富集ZIKV反应性B细胞，共产生49个ZIKV反应性Ig分泌培养上清液，从中建立了9个B-LCL。其中一个产生了一种IgM抗体——DH1017.IgM，它不与其他黄病毒发生交叉反应，显示出超强ZIKV 中和作用。随后，作者通过重组产生了DH1017 Fab和IgG同种型，评估它们与ZIKV病毒粒子结合的能力，相较于DH1017.IgM而言，DH1017.Fab和DH1017.IgG均显示出较弱的结合能力，中和效力分别相差10000倍和>40倍。为了进一步表征三者的安全性，作者测量了与自身免疫性疾病相关的九种自身抗原的结合，所有同种型对所有自身抗原的反应性均呈阴性。

作者试图评估DH1017.IgM是否可以保护小鼠免受ZIKV感染。DH1017.IgM可以更有效地保护小鼠免受病毒血症，相比之下对照IgM组的所有小数均死于感染。在半剂量下，虽然DH1017.IgM仍可防止致死性，但对病毒血症的保护不完整。此外，DH1017.IgG也可以防止感染致死，但所有小鼠的血液中均表现出高病毒载量，需要在高于IgM5倍剂量的条件下才可以控制病毒血症，表明DH1017.IgM同种型能够赋予小鼠体内更有效的病毒控制。

接下来，作者使用cryo-EM和单粒子重建来表征DH1017表位。ZIKV不对称单位的E糖蛋白胞外域的Cα骨架由3个E单体组成，DH1017可变结构域主要与所有三个E单体的结构域II(DII)相互作用。计算模型表明DH1017.IgM五聚体的臂可以向病毒表面弯曲，每个臂都可以接触相邻不对称单位的表位（q2f和i2f），因而五聚体可以接触多达五个表位对，即多价抗原识别模式。需要注意的是， DH1017.IgM优于DH1017.IgG的体外和体内活性证明了IgM同种型赋予的功能优势，这得益于其多聚体结构和以高价结合病毒粒子的能力。除了多价结合的影响外，IgM的大分子大小可能比IgG更有效地干扰病毒粒子附着在细胞膜上，并且可能通过使颗粒更坚硬来防止细胞进入。这可以在空间上阻碍与细胞表面的相互作用，以防止与宿主细胞结合或融合，5倍过量剂量的DH1017.IgG实现了与DH1017.IgM相当的生物学效应，进一步验证了DH1017.IgM超强效的主要决定因素是其多价同种型。

总之，这项工作强调了IgM对怀孕早期ZIKV中和的重要性，为开发工程化多聚体抗体制剂作为潜在的预防和治疗策略提供了概念验证，但未来需要进一步的研究来评估DH1017.IgM是否可以在妊娠动物模型中防止胎儿感染并通过快速减少母体病毒血症来减轻胎儿损伤。

https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.10.023

制版人：十一

参考文献

1. Abbink, P., Larocca, R.A., De La Barrera, R.A., Bricault, C.A., Moseley, E.T., Boyd, M., Kirilova, M., Li, Z., Ng’ang’a, D., Nanayakkara, O., et al. (2016). Protective efficacy of multiple vaccine platforms against Zika virus challenge in rhesus monkeys.Science353, 1129–1132. https://doi.org/10.1126/science. aah6157

2. Griffin, I., Martin, S.W., Fischer, M., Chambers, T.V., Kosoy, O.L., Goldberg, C., Falise, A., Villamil, V., Ponomareva, O., Gillis, L.D., et al. (2019a). Zika virus IGM 25 months after symptom onset, Miami-Dade County, Florida, USA.Emerg. Infect. Dis.25, 2264–2265. https://doi.org/10.3201/eid2512.191022.

3. Griffin, I., Martin, S.W., Fischer, M., Chambers, T.V., Kosoy, O., Falise, A., Ponomareva, O., Gillis, L.D., Blackmore, C., and Jean, R. (2019b). Zika virus IgM detection and neutralizing antibody profiles 12–19 months after illness onset.Emerg. Infect. Dis. 25, 299–303. https://doi.org/10.3201/eid2502.181286.