Nat Immunol | 短期快速再次序贯疫苗接种与艾滋病免疫疗效的关系

撰文丨李淡宁

HIV每年新增约130万感染者。感染者体内已分离出多种广谱中和抗体 (bnAb)，被动输注bnAb已被证明可在非人灵长类动物模型中提供保护，并抑制感染者体内病毒血症，表明能够诱导bnAb的HIV疫苗有望具有很高的保护效果。然而，HIV bnAb的某些特性使其难以通过疫苗诱导：其前体B细胞在人体初始B细胞库中极为罕见，且多数bnAb的推测生殖系B细胞受体 (BCR) 对HIV包膜蛋白 (Env) 几乎没有可检测的亲和力，因此Env难以有效激活这些前体B细胞。为此，研究者开发了生殖系靶向 (germline targeting, GT) 疫苗策略。GT免疫原经过工程化设计，可高亲和力结合携带与bnAb相关VDJ序列的初始B细胞。近期多项临床试验表明，GT免疫原能够正确激活bnAb前体，并促进其进入生发中心 (Germinal center, GC) 分化。要使这些前体最终成熟为bnAb，还需采用与野生型（WT）Env相似性逐步增加的异源序贯免疫，引导亲和力成熟和结合特异性的演化。目前主要策略是通过加强免疫激活记忆B细胞，形成新的GC并继续亲和力成熟，但由于循环抗体滴度较高等原因，序贯免疫在小鼠中的研究一直较为困难。

VRC01是针对HIV Env CD4结合位点（CD4bs）的代表性bnAb，也是GT疫苗设计的重要靶点。其成熟过程的关键挑战在于适应遮挡CD4结合位点的Env N276糖基，因此初始免疫原通常去除N276糖基，以激活VRC01类前体B细胞。由于VRC01类抗体具有高度保守的遗传和结构特征，研究人员建立了VRC01gHL敲入小鼠模型，通过B细胞过继转移模拟人体中稀有的VRC01前体B细胞。该模型已广泛用于GT疫苗研究，并成功预测了首个GT临床试验的结果。此前已有两项小鼠研究分别经过60周8次和81周9次免疫，成功诱导产生可中和野生型HIV假病毒的VRC01类BCR，但免疫周期过长，亟需优化。已有研究发现，在非人灵长类中，初始免疫采用缓释或递增剂量策略可形成更大、更持久的GC，并更快、更稳定地产生中和抗体；然而这些效应依赖抗原持续存在、滤泡辅助T细胞（Tfh）激活及早期抗体分泌的同步 。因此，更好的策略有待开发。

近日， 美国加利福尼亚州拉霍亚免疫学研究所 , 疫苗创新中心 Shane Crotty 团队，在NatureImmunology杂志上, 发表了题为Rapid boosting increases germinal center responses to sequential vaccines的文章，报道了该团队的最新研究成果，即通在GC反应仍在进行时进行再次免疫，发现该策略可更高效、更稳定地促进HIV生殖系靶向B细胞成熟，并揭示了新的GC生物学机制。

传统加强免疫后，类别转换记忆B细胞很少再次进入GC。为解决这一问题，本文研究人员尝试在GC反应仍在进行时进行再次免疫。 首先，将 1,000 个 VRC01 gHL B 细胞（前体频率 1/10 ⁶ ）过继转移至小鼠体内，并用 BG505-GT3.1 蛋白联合 ISCOM 样皂苷纳米颗粒佐剂进行初次免疫。 BG505-GT3.1 是一种稳定化 Env 三聚体，在 CD4 结合位点引入了生殖系靶向突变，使其能够与生殖系 VRC01 BCR 结合（亲和力 86–240 nM ）。随后分别在初免后第 6 、 8 、 10 或 12 天再次免疫，可选择加入或不加入佐剂，并于再次免疫 3 天后收集引流腹股沟淋巴结进行分析。结果显示，第 6–8 天和第 10–12 天再次免疫的效果无显著差异。与仅初次免疫相比，再次免疫均显著增加了 GC B 细胞（ BGC ）、浆细胞（ BPC ）及 VRC01 gHL (gHL 为靶向生殖系统设计) GC B 细胞数量。

生殖系靶向（ GT ）疫苗策略需要采用异源加强免疫。接着，研究人员研究了在 GC 反应持续期间进行早期异源免疫的影响。采用来自 001428-2.42 分支 C 型 HIV 的 Env 三聚体作为序贯免疫抗原，该抗原含有 N276 糖基突变，称为 001428-N276Q 。探针染色和表面等离子共振（ SPR ）检测证实，初始 VRC01gHL 细胞对 001428-N276Q 没有可检测的亲和力。小鼠分别在初次免疫后 1 周或 6 周进行 Env 三聚体联合 ISCOM 佐剂加强免疫，并于加强免疫后 7 天检测 GC 反应。结果显示，与传统 6 周加强免疫相比， 1 周再次免疫显著增加了 GC B 细胞（ BGC ）和 CD4 ⁺ T 细胞数量。使用 1 周加强免疫时，异源免疫组 BGC 总数增加约 2 倍，同源免疫组增加约 3.3 倍。

为确定快速再次免疫是否能够促进更深入的亲和力成熟，研究人员在序贯免疫方案中加入稳定化野生型 BG505 Env （ BG505-WT ）。 BG505-WT 包含 N276 糖基，并且不含生殖系靶向突变。由于 GC 反应能够持续存在，并且 BG505-GT3.1 与 BG505-WT 之间具有较大的抗原差异，研究人员继续观察免疫反应约 6 周。结果显示，最后一次免疫后 6 周仍可检测到大量 VRC01gHL BGC 细胞。更重要的是，其中大量细胞能够结合 BG505-WT （每只小鼠约 3,600 个细胞）。综上，通过快速（ 1 周间隔）再次免疫，仅使用两种免疫原，并在 56 天内即可诱导产生大量能够结合 BG505-WT 的 VRC01 类 B 细胞，显示快速加强策略能够显著加速广谱中和抗体前体的成熟过程。

为进一步理解快速再次免疫后 VRC01 类 B 细胞如何迅速获得结合 WT Env 的能力，研究人员对体细胞高频突变（ SHM ）和亲和力成熟过程进行了深入分析。研究人员从 6 个实验组中分选 VRC01gHL BGC 细胞 CD45.1 ⁺ ，并进行单细胞 VDJ 测序分析。针对 BG505-WT 探针使用的 SA-BV421 ，研究人员加入 DNA 寡核苷酸条形码进行标记。结果显示， SHM 在不同 VDJ 氨基酸位置分布不均，主要富集于轻链 CDR1 区域以及重链 CDR1 和 CDR2 区域。对不同组别 VDJ 序列进行分析后发现，仅 BG505 骨架免疫方案与混合骨架方案之间存在明显突变趋势差异。为定量分析这一差异，研究人员对 6 个免疫组中的 7,000 条完整 VDJ 序列进行分析，评估单个氨基酸突变与 BG505-only 或混合骨架方案之间的相关性，共发现 355 个具有显著差异的突变位点。其中，轻链突变方面，仅使用 BG505 免疫的方案选择性富集了 CDR1 中的 S31R 和 S30R 突变，约 10–18% 的克隆携带这些突变。这可能与 BG505-GT3.1 中存在带负电荷的 N276D ，而 001428-N276Q 中缺少该结构有关，从而影响 L-CDR1 区域的电荷相互作用。随后与 WT Env 结合能力相关的突变分析结果显示，本文采用的方法产生多个已知且关键的 VRC01 类轻链和重链突变，这些突变与获得 WT Env 结合能力密切相关，同时也发现了一些新的或研究较少的关键突变。

最后研究人员分析了该方法所产生的多种单抗的中和强度，表达的 25 个 mAb （命名为 RPD01–25 ）来自不同免疫组。其中 21 个能够结合 BG505-WT （ ELISA 检测）。两个不能结合的 mAb 来自仅初免组，这与该组流式检测未发现 BG505-WT 结合型 VRC01gHL B 细胞一致。 13 个 mAb 均能有效中和 001428-N276Q PSV ；其中 11 个能够中和 001428-WT PSV ， IC50 低于 11 μg/ml ； 8 个 mAb 的 IC50 低于 1 μg/ml ；其中 3 个 mAb 对 001428-WT 的中和能力接近成熟 VRC01 抗体； 13 个 mAb 中有 6 个能够中和 BG505-WT PSV ，最佳抗体 IC50 达到 1.1 μg/ml ；其他病毒中，约一半 mAb 能够中和 1HD2 和 191084 B7-19 。其中最强中和抗体为 RPD08D ，其能够中和 4 种 WT 病毒，并具有最低几何平均 IC50 。 RPD08D 共包含 18 个氨基酸突变，其中 7 个符合已知 VRC01 类 bnAb 关键突变标准，包括： L-CDR1 中的两个甘氨酸突变； Y32H ； Y33F ； T57V ； Q61H ； S54R 。此外， RPD08D 的 H-CDR3 包含 4 个突变，其中： G95R （ G99R ）； K96R （ K100R ）； N100aD （ N105D ）均与 BG505-WT 结合增强高度相关。

综上所述， 本文探索了快速再次加强免疫（约间隔1周）与免疫疗效的关系；通过快速再次序贯免疫策略， VRC01 类广谱中和抗体样 B 细胞可在 56 天内快速进化，并获得对多种 Tier-2 HIV 病毒株的中和能力。

https://www.nature.com/articles/s41590-026-02549-9

制版人：十一

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