Nature | 孙佳毅等揭秘免疫印迹机制：当前抗原与原始抗原在保守表位上的差异主导记忆性抗体免疫应答

流感病毒每年导致 全球 数十万人死亡，偶尔还会 引发上百万人死亡的 全球大流行。通过基因突变 ，流感病毒持续改变自身抗原的 抗原 性从而 逃逸 由疫苗引发的记忆性 免疫 应答。因此，现有的季节性 流感疫苗 通常无法提供理想的 保护 效果 。 人体现有记忆B细胞的激活与中和抗体的分泌是疫苗提供保护的重要方式，而绝大部分最具保护性的中和 抗体靶向 病毒的主要抗原之一： 血细胞凝集素（HA） 。HA由 球状 的 头部 和杆状的颈部组成 ， 其中 头部 负责与宿主细胞受体结合，具有更强的免疫原性，而且更容易积累 突变 并 驱动 免疫 逃逸。相比之下， 负责与宿主胞内体 膜融合的 颈部则 免疫原性较低 并且 高度保守 ，目前是广谱流感疫苗研发的主要靶点。目前绝大多数的人类感染病例由H1N1和H3N2两种亚型的病毒造成，它们也是当前季节性流感疫苗的重要组分。

人体的免疫系统在与病原体的漫长斗争过程中进化出了利用免疫记忆来防患于未然的策略。感染后产生的记 忆B细胞 通 过亲和力成熟优化 了抗原 结合特异性， 从而当它们再次遭遇相同病原体时可以 迅速 激活、扩增，并大量分泌具有高亲和力的中和抗体。早在1960年，科学家就发现当免疫系统再次遭遇与之前类似的流感病毒时常常会倾向于激活由原始毒株引发的记忆B细胞，并生成对当前毒株保护性较低的抗体， 这个现象 被 定义 为有害的免疫原罪（ Original A ntigenic Sin ）。近些年在人类群体 或 动物模型的研究证据表明，这种优先激活现有记忆B细胞的 偏倚 效应并非在所有情况下都有害，因此免疫原罪现在通常被称为更为中性的 免疫印迹 （ Immune Imprinting ）。由于几乎所有人与流感病毒的首次接触都发生在5岁之前，因此 儿童时期 针对原始毒株的免疫记忆对未来 数十年 内由感染或疫苗接种产生的免疫应答具有重大影响 。 尽管深入了解免疫印迹对流感疫苗的研发与优化具有重要意义，目前人们对其产生机制仍知之甚少。

2026年3月11日，美国威尔康奈尔医学院Patrick Wilson团队在Nature期刊发表了题为B cell imprinting in children impairs antibodies to the haemagglutinin stalk的研究论文（博士后研究员孙佳毅为第一作者）。该研究发现免疫印迹源自对靶向保守表位的记忆B细胞的激活，而这一过程则取决于当前毒株在该表位上与B细胞受体互作的关键残基与原始毒株之间的保守程度，因此即便是表位之间的细微差别也足以对来自记忆B细胞的抗体免疫应答产生决定性影响。该成果揭示了免疫印迹的发生机制，对提高季节性流感疫苗的保护力度以及广谱流感疫苗的研发提供了重要思路和理论依据。

在目前有关免疫印迹的人类研究当中，绝大部分实验证据来自成人群体的血清学结果。成人的流感接触史具有极大的多样性，每个个体接触过的毒株类型、次数、顺序，以及疫苗接种情况等等都不尽相同，此外血清中多克隆抗体的来源也很复杂，这些都令关于免疫印迹发生机制的研究变得十分困难。为了应对这些挑战，该研究通过能够识别单一 B细胞受体抗原特异性 的单细胞测序技术（ LIBRA-seq ），从首次感染H3N2而后H1N1（H3-H1），以及首次感染H1N1 而后H3N2（H1-H3）流感病毒的2-6岁儿童体内分离出对H1和H3具有交叉活性的跨亚型B细胞，并根据其B细胞受体的可变区基因表达了单克隆抗体。由于H1与H3的抗原性相差很大，这导致感染单亚型毒株后新产生的跨亚型B细胞的数量极其稀少，因此二次感染后分离出的跨亚型B细胞几乎全部来自之前已经存在的记忆B细胞的激活与扩增。

根据可变区基因的序列分析与竞争性酶联免疫吸附实验，研究发现这些跨亚型单克隆抗体具有较高的突变数并且靶向保守的 HA 中央颈部表位，进一步证实了它们源自首次而非二次感染后产生的记忆B细胞。经过深入的表征分析后发现，相比二次感染的毒株，这些抗体对于原始毒株具备更高的亲和力以及更强的中和效力。值得注意的是，体外实验和动物模型的结果显示来自H3-H1儿童体内的跨亚型抗体对2009流感 大流行 前的H1N1毒株不具备亲和力和保护性，而来自H1-H3儿童体内的抗体则对这些毒株具有很强的亲和力和保护性，这验证了免疫印迹对记忆性抗体免疫应答的活性与功能具有重要影响。

在利用冷冻电镜对两株来自H3-H1儿童的跨亚型单克隆抗体进行结构分析后发现，它们都和H3颈部的残基形成比H1更多的分子间相互作用， 这在分子层面上揭示了受免疫印迹影响的抗体对原始毒株具有更高亲和力的原因。在对参与抗原抗体相互作用的HA核心残基进行保守性分析后发现，原始毒株的H3与二次感染毒株的H1颈部的一个保守残基（D46） 与大多数 2009流感 大流行 前毒株的H1 不同 （N46）。向H1引入逆转突变并测量其与来自H3-H1儿童的跨亚型抗体之间的亲和力后发现，绝大部分抗体与二次感染毒株的H1突变体（D46N）的亲和力显著下降 ，而与大流行前毒株的H1突变体（N46D）的亲和力显著提高。值得注意的是，天冬氨酸（D）与天冬酰胺（N）之间仅有一个官能团的区别（ 羧 基 与 氨基），这意味着即便是保守表位上的细微差异也足以对记忆性抗体免疫应答造成重大影响。有趣的是，从首次接种疫苗的婴儿体内分离出的跨亚型B细胞能够与大流行前毒株的H1结合，这表明同时接触多种亚型的原始毒株有可能削弱免疫印迹造成的影响。

综上所述，该研究从先后感染不同亚型毒株的儿童体内分离出跨亚型单克隆抗体并进行结构与功能分析，在分子层面上破译了免疫印迹是如何产生并影响抗体免疫应答这一重要谜题。研究成果表明即使靶向HA上最保守的中央颈部表位，个体之间流感接触史的差异仍会对中和抗体的保护力度与广度产生重大影响，因此研发能使所有人对全部毒株产生高质量中和抗体的广谱流感疫苗依然面临巨大挑战。值得庆幸的是，该研究发现在与流感病毒的首次接触中提高抗原的多样性有可能削弱免疫印迹。总而言之，如何利用免疫印迹在增强现有疫苗保护力度的同时尽可能地规避负面影响，仍然是未来研究中的重中之重。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10248-6

制版人： 十一

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