PNAS | 一种超强效抗体可中和所有寨卡病毒，并能规避抗体依赖增强效应

近年来，由寨卡病毒（ZIKV）感染引发的公共卫生危机，尤其是其与新生儿小头畸形等严重神经系统疾病的明确关联，凸显了开发有效防治手段的紧迫性。然而，疫苗与特效药物的研发面临多重独特挑战：一方面，病毒在体内外存在结构迥异的成熟与不成熟颗粒，二者都可能具有感染性；另一方面，常见的抗体介导的抗体依赖增强（ADE）效应，不仅可能导致二次感染加重，甚至可能使原本无感染性的不成熟病毒颗粒获得侵入细胞的能力，这为安全有效的抗体疗法设下了巨大障碍。

在此背景下，2025年12月24日，PNAS在线发表了一篇题为“An ultrapotent human antibody neutralizes all maturation states of Zika virus”的研究型论文，该研究对一种能高效中和寨卡病毒的超强效人源抗体（HMAB）A9E展开了系统性解密。研究者们通过高分辨率的冷冻电镜结构生物学与功能实验，首次清晰揭示了A9E如何“双管齐下”——既能中和不同成熟状态的病毒颗粒，又能巧妙规避或抑制危险的ADE效应，从而为开发下一代安全的抗病毒抗体药物提供了关键的科学蓝图。

HMAb A9E 对 mZIKV 的中和机制

病毒聚集实验发现，A9E IgG可引起病毒颗粒聚集，聚集程度在抗体与病毒摩尔比为180:1时达到峰值。病毒中和活性在聚集高峰期间（抗体:病毒为60:1至180:1）显著上升，但在更高抗体浓度下，即使聚集减少，中和活性仍持续增强；附着前后中和实验结果显示，A9E具有附着后中和活性（PRNT50 = 55.1 ng/mL），但其效力比附着前中和（PRNT50 = 8.8 ng/mL）弱7倍，表明其可在病毒附着细胞前后均发挥作用；附着抑制实验发现，A9E抗体（0.1-10 μg/mL）能够抑制约70-80%的病毒附着到细胞表面；膜融合抑制实验结果显示，A9E对融合的抑制能力较弱，在最高测试浓度（100 μg/mL）下仅抑制约40%的融合，且抑制效果随抗体浓度降低而减弱。综上，抗体A9E主要通过抑制病毒与细胞附着的步骤来发挥中和作用，从而阻止病毒感染。

图1. 抗体A9E的中和机制

Fab A9E与mZIKV复合物的冷冻电镜结构研究

研究者通过冷冻电镜解析了mZIKV与Fab A9E复合物的结构，整体分辨率为2.8 Å。分析发现，Fab结合未引起E蛋白二聚体显著的结构变化。然而，在病毒表面180个E蛋白拷贝中，仅观察到约140个Fab结合位点被占据。具体而言，位于五重轴和二重轴顶点附近的E蛋白分子A和B上的结合信号强，而位于三重轴顶点附近的分子C上的结合信号非常弱。进一步的局部重建和分类分析证实，每个三重轴顶点在任一时刻仅能结合一个Fab分子，这是由于已结合的Fab造成了空间位阻，阻止了其他Fab对相邻表位的结合。当提高Fab浓度时，电镜图像中出现了更多表面结构发生扭曲的病毒颗粒。这些扭曲颗粒的E蛋白层向外移位，失去了完整病毒典型的多边形形状。这表明高浓度的Fab A9E能够引起成熟寨卡病毒颗粒的结构变形。

图2. mZIKV与Fab A9E络合的低温电镜图（3Fab:3E的摩尔比）

成熟寨卡病毒上的A9E表位

基于2.8Å分辨率的复合物结构分析，A9E的表位被精确定位。该表位横跨E蛋白的EDI结构域、EDIII结构域以及连接二者的铰链区。结合界面处的侧链密度清晰，局部分辨率达3.1-3.3 Å。分析显示，Fab的结合足迹主要集中在EDI上，覆盖了糖基化环、G0-H0环以及EDI-EDIII连接区。此结果与之前通过逃逸突变体等研究预测的表位区域相符。进一步的相互作用分析揭示了Fab与E蛋白之间存在五个主要的接触斑块，涉及Fab重链和轻链的多个互补决定区（CDR）与E蛋白上上述特定结构元件的相互作用，并且结合界面表现出电荷互补的特征。

图3. Fab A9E与横跨EDI和EDIII的表位结合，锁定EDI -EDIII连接体

Fab A9E与ImmZIKV颗粒的相互作用

研究人员进一步探究了Fab A9E与完全未成熟寨卡病毒（immZIKV）颗粒的相互作用。冷冻电镜分析显示，在较低Fab浓度（1.5 Fab : 3 E蛋白）下，部分病毒颗粒结构保持完整，部分则发生变形；当Fab浓度升高（3 Fab : 3 E蛋白）时，大多数颗粒出现显著变形。因此，研究以1.5:3的摩尔比解析了完整immZIKV:Fab复合物的冷冻电镜结构，分辨率为7.5 Å。该结构表明，病毒表面180个E蛋白拷贝中仅有60个被Fab占据。

图4. immZIKV与Fab A9E络合的低温电镜图

通过对三重轴顶点区域的局部重建，分辨率提升至6.5 Å，并确认该区域在任何时刻仅能结合一个Fab分子。与高分辨率的成熟病毒（mZIKV）复合物结构比对发现，Fab在两种病毒颗粒上的结合表位区域高度重叠。此外，研究观察到，即使是在较低Fab浓度下，已有部分病毒颗粒的脂质双层膜出现扭曲；而高浓度Fab则导致绝大多数immZIKV颗粒结构发生显著变形，推测这可能是由于抗体结合干扰了病毒表面结构（如分子A或B）所致。这些结果表明，A9E抗体同样能够有效结合并破坏未成熟病毒颗粒的结构。

HMAb A9E对ImmZIKV的ADE活性

研究表明，未成熟寨卡病毒（immZIKV）本身感染性较弱，但可通过与抗体结合形成复合物，利用抗体依赖性增强（ADE）机制感染表达Fcγ受体的髓系细胞。IgG A9E引起ADE所需的抗体浓度窗口非常狭窄（0.64-400 ng/mL）；相比之下，结合表位不同的IgG DV62.5则在所有测试浓度（从0.64 ng/mL起）下均能支持ADE，表明其引发ADE的风险窗口更宽。

图5. Fab A9E结合使immZIKV颗粒不稳定，可预防其他抗体引起的ADE

通过将无法结合Fc受体的A9E Fab片段或经过LALA突变（丧失Fc受体结合能力）的A9E IgG，与固定浓度的增强性抗体DV62.5共同作用于immZIKV，结果显示两者均能有效抑制甚至完全消除由DV62.5/immZIKV复合物引发的ADE效应。其中，LALA突变体IgG A9E的抑制能力尤为突出，在极低浓度（0.064 nM）下即可抑制50%的ADE活性。这证明了A9E抗体及其改造变体具有阻断有害ADE效应的潜力。

综上，该研究系统阐明了一种超强效人源抗体A9E针对寨卡病毒所有成熟状态的广谱中和机制，并揭示了其规避抗体依赖性增强（ADE）风险的独特优势。通过高分辨率冷冻电镜结构解析，研究者发现A9E结合于病毒E蛋白上一个由结构域I、III及其连接区组成的独特表位，该结合在不同成熟状态的病毒颗粒上高度保守。功能研究表明，A9E主要通过聚集病毒颗粒、阻断其与宿主细胞附着来发挥强效中和作用，且能诱导病毒表面结构发生变形，尤其对未成熟病毒颗粒更为显著。更重要的是，尽管A9E自身在极窄浓度范围内仍可引发ADE，但其Fab片段或经过Fc功能域改造的LALA突变体能有效抑制其他增强性抗体介导的ADE效应。这些发现不仅从原子层面揭示了A9E的作用机理，也为其进一步开发为一种能同时应对病毒异质性和ADE风险的安全治疗性抗体提供了关键依据。

https://doi.org/10.1073/pnas.2502522122

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