致命 H5N1 的新对手 —— 人类单克隆抗体的研发突破

摘要:2022 年以来，高致病性 H5N1 禽流感病毒（2.3.4.4b 分支）在全球蔓延，不仅导致大量鸟类死亡，还跨物种感染哺乳动物甚至人类，已报告 70 多例人类感染病例，大流行病风险持续攀升。科学家通过基因工程技术，利用人源化小鼠成功研发出 16 种靶向该病毒血凝素（HA）的人类单克隆抗体。其中 14 种能在体外中和病毒，部分抗体在小鼠实验中展现出强大的预防和治疗效果，最低 0.1mg/kg剂量即可实现完全保护。这些抗体通过识别病毒 HA 蛋白上的保守疏水凹槽发挥作用，为应对潜在 H5N1疫情提供了新的防控工具。

一、疫情警报：不断扩散的 H5N1 “毒王”

2022 年，H5N1 禽流感病毒的 2.3.4.4b 分支开启全球传播模式，成为养殖业和野生动物的 “噩梦”。这种高致病性病毒不仅导致家禽大规模死亡，还波及野鸭、白头海雕等野生鸟类，造成生态灾难。更令人担忧的是，它已突破物种屏障，2024 年 3 月在美国奶牛中被发现，牛奶中检测到高浓度病毒，10 月又在俄勒冈州的家猪中检出。

对人类而言，风险同样迫在眉睫。目前全球已报告 70 多例人类感染病例，多数发生在美国，其中 6 例为重症，1 例死亡。虽然暂未发现人传人现象，但病毒在哺乳动物中的适应突变，让其具备了引发 pandemic 的潜在可能。现有季节性流感抗病毒药物虽有一定效果，但缺乏长效预防和治疗手段，尤其对免疫功能低下人群难以提供充分保护。

二、研发攻坚：16 种人类单抗的 “诞生记”

为应对这一威胁，科学家选择了 H2L2 Harbour Mice® 作为研发载体。这种特殊小鼠搭载了人类免疫球蛋白基因，能产生与人类免疫系统兼容的抗体，避免了异源抗体引发的免疫排斥问题。研究团队用 2022 年纽约野鸭分离株的重组 HA（血凝素）和 NA（神经氨酸酶）蛋白免疫小鼠，模拟人体感染后的免疫反应。

通过杂交瘤技术，科学家从免疫小鼠的脾脏中筛选出 1977 个阳性克隆，经多轮酶联免疫吸附试验（ELISA）和血凝抑制试验（HI）筛选，最终获得 30 个强结合活性克隆。剔除重复序列和低效抗体后，16 种序列独特的全人源重组抗体脱颖而出，并根据氨基酸序列相似性分为 5 个克隆型（图 1）。

这些抗体并非 “单打独斗”，多数能与不同 2.3.4.4 分支病毒的 HA 蛋白交叉结合，包括 2014 年荷兰禽流感毒株、2016 年中国 H5N6 人间分离株，甚至 2024 年美国奶牛分离株，展现出广谱识别能力。

三、硬核实力：从体外抑制到体内保护的全链条验证

（一）体外实验：14 种抗体实现 “精准杀毒”

在细胞实验中，16 种抗体中的 14 种表现出显著的病毒中和能力，其中克隆型 2、3、5 的抗体表现最为突出，最低中和浓度仅 0.024ng/ml，相当于 “以一敌万”。它们通过两种方式发挥作用：一是直接阻断病毒 HA 蛋白与宿主细胞受体结合，二是通过空间位阻抑制 NA 蛋白的酶活性，阻止病毒从感染细胞释放（图 1c、d）。

值得注意的是，这些抗体对 2004 年古老的 H5N1 分支（1 分支）和引发柬埔寨人间感染的 2.3.2.1c 分支无交叉反应，说明其靶向的是 2.3.4.4b 分支的特异性位点，避免了 “误伤” 其他毒株，特异性极强。

（二）动物实验：预防治疗双管齐下

在 BALB/c 小鼠模型中，科学家测试了 4 种代表性抗体（1A1、20D10、6G1、12G1）的预防效果。在感染前 4 小时腹腔注射抗体后，5mg/kg、1mg/kg、0.3mg/kg 剂量组的小鼠均实现 100% 存活，无明显体重下降；即使剂量低至 0.1mg/kg，1A1 和 6G1 仍能完全保护小鼠（图 2）。

治疗效果同样令人惊喜。感染后 2 天注射 5mg/kg 6G1 抗体，小鼠存活率达 100%；20D10 和 12G1 的存活率为 80%；即使感染后 4 天（已出现明显体重下降）给药，仍有 20%-60% 的小鼠存活（图 3）。病理检测显示，有效抗体能在感染后 3 天使肺部病毒滴度下降 3-4 个数量级，5 天内实现病毒完全清除，从根源上阻止病情恶化。

四、分子密码：冷冻电镜解锁抗体 “杀毒” 机制

为弄清抗体的作用靶点，研究团队利用冷冻电镜技术解析了 3 种高效抗体（20D10、6G1、12G1）与 HA 蛋白的复合物结构，分辨率高达 3.06-3.4Å。结果发现，这些抗体通过保守 motif 结合 HA 蛋白头部的疏水凹槽（123-129 位和 164-171 位氨基酸），该区域在 2.3.4.4b 分支中高度保守，不易因病毒变异而失效（图 4）。

进一步分析显示，抗体的重链 CDR3 区域和轻链 CDR2 区域是结合核心，其中酪氨酸残基和 LxYYY 基序发挥关键作用。不同克隆型抗体虽结合角度略有差异，但均靶向同一功能区域，形成 “协同封锁”（图 5）。这种靶向保守位点的特性，让病毒难以通过突变逃逸，为抗体的长期有效性提供了保障。

五、应用前景：为 pandemic 防控添 “新盾”

这些人类单克隆抗体的研发成功，为 H5N1 防控带来多重突破。对免疫功能低下、无法通过疫苗获得保护的人群，可通过单次注射实现长效预防；对已感染的重症患者，能作为抗病毒药物的补充疗法，降低死亡率。

在潜在 pandemic 场景中，疫苗研发通常需要 6 个月以上周期，而单抗可快速规模化生产，填补防控空白。研究团队建议，可将 20D10、6G1 或 12G1 与靶向不同位点的 1A1 抗体联合使用，形成 “鸡尾酒疗法”，进一步提升防护效果。此外，这些抗体还可与靶向 HA 茎部或 NA 蛋白的其他抗体组合，扩大保护范围。

目前，相关专利已提交申请，后续将推进临床试验。随着技术转化的推进，这些 “实验室里的抗体” 有望尽快走向临床，成为人类对抗 H5N1 禽流感的 “终极武器”，为全球公共卫生安全增添重要屏障。

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