Sci Immunol丨谢振飞等报道mRNA-LNP免疫原同时激活识别HIV包膜蛋白不同表位的前体B细胞

人类与人类免疫缺陷病毒（ H uman I mmunodeficiency V irus ，HIV）抗争 了 近半个世纪，至今尚没有一款有效的 HIV 疫苗问世。广谱性中和抗体（ broadly neutralization antibodies ，bNAbs）是一类能特异性识别病毒，并且能阻断病毒复制 、 扩增或者传播的抗体，由一群特殊的白细胞— B 淋巴细胞产生，也是众多疫苗接种后能够发挥其功效的主要效应物。在 HIV 慢性感染的病人中，分离出的 bNAbs 主要靶向 HIV 包膜（ Envelope ， ENV ）蛋白 的几个保守的表位（ epitope ），然而这些诱导产生的 bNAbs 大多都是病人体内的 前体 B 细胞和 HIV 长期共同进化的结果。

相比较 严重的呼吸道冠状病毒 2 ( S evere A cute R espiratory S yndrome C oronavirus 2 , SARS-CoV2 ) ， HIV 病毒的 ENV 蛋白包含了丰富复杂的多糖（ glycan ）修饰，导致 能诱导中和抗体表位的 免疫原性低 ，并且 HIV 有更多的变异株，更强的遗传物质突变率和免疫逃逸能力， 给疫苗研发带来 了 巨大的挑战。先前的bNAb鸡尾酒疗法能够长时程抑制HIV病毒血症的研究结果表明，如果疫苗能诱导出bNAb同时识别HIV ENV抗原不同的中和表位，那么这个疫苗可能会十分有效。

202 5 年 10 月 17 日 ， Science Immunology 以 长文的形式在线发表了 题为

Simultaneous priming of HIV broadly neutralizing antibody precursors to multiple epitopes by germline-targeting mRNA-LNP immunogens in mouse models

研究中使用了多个 靶向 HIV bNAb 前体 B 细胞人源化的小鼠模型，这些模型 通过 CRIPSR-Cas9 技术将表达人的抗 HIV bNAb 的前体B细胞受体（ B C ell Receptor ，BCR） DNA 序列敲入到小鼠的 BCR 基因编码区 ，使其 “ 人源化 ”。这种 “ 人源化 ” 小鼠 B 细胞 能够提呈人的 BCR 到细胞膜表面， 能够 更好的 被用于 评估疫苗 后续 在人类临床上的有效性 。 此外 该 研究中 使 用到了多个针对不同抗原表位设计的种系靶向激活（ G ermline T argeting ，GT） 的蛋白质和 mRNA-LNP 免疫原 用 来系统性测试疫苗 和前体细胞共同激活 的特性 。

在这篇文章中，研究人员 首先 利用 识别 V3-glycan (BG18 Hgl ) 和 V2-apex (PCT64 LMCA ) 的前体 B 细胞（ C57BL/6J 背景 , CD45.2 + ） ， 通过静脉注射移植到同类系（ congenic ）的小鼠（ CD45.1 + ）上，稀释这群前体细胞，以模拟其在人体内的 生理 低频率 特性， 通过 抗 CD45.2 和抗 CD45.1 的流式抗体染色，即可以追踪 对疫苗产生响应的细胞 ； 随后研究人员 给 受体小鼠 接种 GT 三 体 蛋白免疫原混合物—— N332-GT5 和 ApexGT5 。 免疫后， 大量的 CD45.2 + 前体 B 细胞 被招募 到生发中心（ G ermin al Center, GC ） ，提示这些前体细胞发生了特异性的激活；然而 这些 CD45.2 + 前体细胞 几乎只识别 N332-GT5 的荧光探针，而对 ApexGT5 的探针鲜有 结合 ，提示 只有 BG18 Hgl 的 前体 细胞被有效活化 ，而接下来的单细胞 BCR 测序进一步验证了这个结果 。 在免疫反应的第 28 天 ， 大量的 BG18 Hgl 重链 （ Heavy Chain ， HC ） 和有限的 PCT64 LMCA HC 在抗原决定簇（ Complementarity-Determining Regions ， CDRs ）发生了体细胞高频突变 （ Somatic Hypermutation ， SHM ） 。

之前研究表明 bNAb 前体 B 细胞在整个 B 细胞库的分布频率会影响其对免疫原的反应 效果 。 为了探究 能否通过 提高 V2-apex 前体 B 细胞的频率改善其在共同激活条件下的表现，研究人员这次构建了两组 实验组 BG18 High （ BG18 Hgl 细胞移植数量提高 10 倍， 10X ； PCT64 LMCA 移植数量不变， 1X ）和 PCT64 High （ BG18 Hgl 细胞移植数量不变， 1X ； PCT64 LMCA 移植数量提高 10 倍， 10X ） ，随后给小鼠接种 GT 免疫三 体 蛋白免疫原混合物—— N332-GT5 和 ApexGT5 。 在 PCT64 High 组 ，增加 V2-apex 前体 B 细胞的频率 10 倍能够 一定程度上 增强其对混合蛋白疫苗的响应，但是效果 依旧 欠佳。 已有研究表明 通过 mRNA-LNP 编码膜锚定的 ApexGT5 三 体 蛋白免疫原能够降低激活 V2-apex 前体 B 细胞的门槛，为了验证 mRNA-LNP 免疫原在同时激活多个前体细胞的条件下是否仍然更加有效，研究人员 在移植了 BG18 Hgl 和 PCT64 LMCA 细胞后（细胞频率均为 1X ），给受体小鼠接种单个 N332-GT5 ，或者单个 ApexGT5 或者同时这两个 mRNA-LNP 的混合物 ， 这些 mRNA 都编码膜锚定的三体蛋白。 免疫小鼠后 ， 研究人员 只在同时接种 mRNA 免疫原混合物组观察到了大量 CD45.2 + 前体 B 细胞 进入 GC ，并 结合了 N332-GT5 或者 ApexGT5 的荧光探针， 这 提示 V3-glycan 和 V2-apex 前体 B 细胞能够被 mRNA 免疫原同时高效活化 ； 与单个 mRNA 免疫原接种组相比，接种两个 mRNA 免疫原同时活化 了 两 种 不同的前体 B 细胞谱系， 而且 不会抑制他们各自的激活 强度 和后续的 突变 成熟 过程 。 为了进一步探究在 mRNA 疫苗接种下，前体 B 细胞频率如何影响多个前体 B 细胞的同时活化的过程，研究人员再次构建了 BG18 Hig h 和 PCT64 High 的实验组，然后给受体鼠同时接种 N332-GT5 和 ApexGT5 mRNA 免疫原。 实验结果显示在该条件下，提高 BG18 Hgl 或者 PCT64 LMCA 前体细胞频率多达 10 倍也几乎不影响这两个谱系 各自 的活化强度和突变成熟状态， 而 这可能与前体 B 细胞分化为浆细胞后分泌的血浆抗体反馈调节 B 细胞反应的过程相关。

接下来，研究人员同时移植了 CD45.2 + V2-apex （ PCT64 LMCA ）和 CD4bs （ CLK09 ） 前体 B 细胞 ，随后给受体鼠接种了 ApexGT5 三 体蛋白和 eOD-GT8 60 聚体蛋白免疫原 ，在这种情况下， CD45.2 + 前体细胞主要识别 eOD -GT8 荧光探针，然而识别 ApexGT5 荧光探针的十分稀少，说明 识别 CD4bs 前体 B 细胞被有效活化，然而 识别 V2-apex 前体 B 细胞 响应 仍旧微 弱。 紧接着研究人员在移植这两种细胞后，给小鼠接种了 ApexGT5 mRNA-LNP （编码膜锚定三体蛋白）和 eOD-GT8 mRNA-LNP （编码分泌型 60 聚体蛋白）混合物 ，与此前类似， V2-apex 和 CD4bs 前体 B 细胞能够 同时 被 mRNA 免疫原 有效激活。

为了进一步探究 V3-glycan ， V2-apex 和 CD4bs 三种前体 B 细胞能否被同时激活，研究人员在移植 CD45.2 + V3-glycan 前体（ BG18 Hgl ）、 V2-apex 前体（ PCT64 LMCA ）和 CD4bs 前体（ CLK09 ） 细胞 后 ，给受体小鼠同时接种了 低、 中和高 三种不同 剂量 N332-GT5 三 体 、 ApexGT 三体以及 eOD -GT8 60 聚体 mRNA-LNP 免疫原 混合物 。结果显示在不同剂量组 中 ，大量 CD45.2 + 前体 B 细胞 均 能够进入 GC ，它们都能结合 N332-GT5 、 ApexGT5 和 eOD-GT8 三 种不同的 荧光探针 ， 并且 这种激活几乎不 受 mRNA 接种 剂量 的 影响 ；此外 三种不同谱系的前体细胞在同时激活后能够分化出浆细胞分泌表位特异性的 IgG 抗体，而且前体 B 细胞能够进行高效的 SHM ，其 重链 CDRs 突变谱与单个抗原激活单一 前体 B 细胞 谱系类似。

最后研究人员 在此基础上， 又引入了识别 MPER 表位的前体 B 细胞 MPER-HuGL18 H 和对应的 GT 免疫原 10E8-GT12 24 聚体 mRNA -LNP ，以尝试同时 激活四 中不同的 HIV bNAb 前体 B 细胞。 结果显示， 在注射四种 mRNA -LNP 免疫原混合物后，大量在 GC 扩增的 CD45.2 + 前体细胞能同时识别 N332-GT5, ApexGT5, eOD-GT8 和 10E8-GT12 荧光探针 ，并诱导血浆抗原表位特异性的 IgG 抗体反应和 B 细胞 SHM 和成熟。

这篇研究 进一步为 GT 和 递进式免疫 策略在 HIV 疫苗开发上的可行性 和有效性 提供了证据 ，同时文章发现 基于 mRNA-LNP 平台 对免疫原进行包装 能让不同前体 B 细胞谱系的激活更加平衡 和高效 ，为 HIV 多价疫苗的开发 奠定了基础， 提供了一个 潜在可行的 疫苗研发 策略 。 此外 同期 另一篇背靠背文章表明 N332-GT5 三 体、 Apex - GT6 三 体和 10E8-GT12 24 聚体 蛋白免疫原 混合物通过特定的佐剂 包被 和接种流程 递送 ， 在恒河猴（ rhesus macaques ）中能同 时 高效激活 识别 V3-glycan 、 V2-apex 和 MPER 表位 的 bNAb 前体 B 细胞 ，为 疫苗迈入临床 测试提供了另一个有利的证据。

最后 艺术家 协助 设计了一 幅 插画来表达这项研究所 揭示 的 主要 信息 ，插画的 主题 为“琼浆玉液酿百花”。 画面中，一辆 洒水车 沿着蜿蜒的山路缓慢行进， 向道路两旁 喷洒 mRNA-LNP 的 免疫原 混合物液滴 。 泥土 之下， 不同种类的 bNAb 前体 B 细胞 如 种子 般破土而出，一些已 经 发芽， 一些 刚 形成 花 骨朵， 另 有一些 则含苞待放 ， 显露 出抗体形态的花蕊。 然而前方道路依旧漫长 ，预示 成型的 疫苗研发 尚处在 早期阶段 。

由 Christina Corbaci 设计

文章第一作者谢振飞博士于 2025 年 10 月从 Ragon Institute （由 Massachusetts General Hospital / Massachusetts Institute of Technology / Harvard University 联合建立）全职加盟武汉大学生命科学学院 和 泰康 生命医学中心，成立独立课题组。课题组将聚焦疫苗学与传染病免疫学研究，欢迎有志 于 相关领域的 优秀人才加入 。课题组 PI 和招聘信息详见下面链接：

https://tkclms.whu.edu.cn/info/1102/7386.htm

https://www.science.org/doi/epdf/10.1126/sciimmunol.adu7961

制版人： 十一

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