PNAS:为什么丙肝疫苗难研发?或与一病毒蛋白有关
发布人:tangj 发布时间:11/21/2016 9:35:23 AM  浏览次数:786次
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丙肝是一种由丙型肝炎病毒(HCV)感染引起的病毒性肝炎,呈全球性流行,影响着全球1.3至1.5亿人口的健康。每年新增感染病例约300万-400万,每年因丙肝死亡的人数有35万-50万人。在我国,有超过4000万人携带该病毒,而且慢性丙肝已经成为引发肝硬化、肝癌的常见且最重要的病因之一。

  虽然直接抗病毒药物的上市大大逆转了丙肝流行的严峻性,但是大多数患者无力承担高昂的治疗费用。而且,考虑到丙肝病毒的潜伏特性,80%的患者在感染后并不会出现任何症状,但是暗地里病毒依然在作恶,渐渐地侵蚀肝脏,所以抗病毒治疗通常并不能及时预防病毒对肝脏的损伤。

几十年来,科学家们一直试图研发出丙肝疫苗,却一直未能成功。

  近期,美国斯克利普斯研究所(TSRI)的研究团队找到了疫苗研发难以成功的原因之一。他们发现,一种关键的病毒蛋白是阻挠疫苗研发的重要因素。相关研究成果于2016年10月24日发表在《PNAS》期刊,有望为丙肝疫苗的研发提供新思路。

  这一关键因子就是HCV病毒的包膜蛋白E2。

  E2蛋白

  近年来,TSRI 结构生物学教授、Skaggs研究所成员Ian A. Wilson和TSRI 副教授Mansun Law团队紧密合作,试图通过研究HCV病毒结构找到疫苗研发的关键线索。

  2013年,他们成功绘制出病毒包膜蛋白E2的原子结构图,清晰展示了蛋白与肝脏细胞表面受体结合的位点部分。因为E2蛋白的受体结合位点对于HCV病毒的感染能力是至关重要的,所以它有一段氨基酸序列高度保守。多数抗体之所以能够中和不同的HCV病毒株,正是通过靶向这一保守位点实现的。

  考虑到这些因素,丙肝病毒的受体结合位点被认为是疫苗靶向的“不二选择”。但是无论是动物还是临床试验都发现:即便模拟了E2蛋白,疫苗有能力调动更高水平的抗体,但是它们并没有展现出高效预防丙肝病毒感染的能力。

  疫苗低效率的原因

  为了弄清楚疫苗低效率的原因,Wilson和Law团队与副教授Andrew Ward实验室合作,借助电子显微镜等先进的结构分析技术,更深层次地解析了病毒E2蛋白的结构,特别是受体结合位点。

  依据其结构数据,研究团队试图在体外“重组”出E2蛋白,因为其难度远远低于从完整的病毒颗粒中分离出包膜蛋白。

  结果发现,重组的E2蛋白因为含有许多强大的二硫键,所以结构稳定,熔点高达85℃。但是它的受体结合位点结构却异常松散、灵活。

  所以,研究人员推测,证实因为蛋白受体结合位点结构灵活,可以呈现出多种构象,所以当它作为疫苗研发的候选物时,势必会诱导出多种抗体,但是大部分抗体并不能阻止病毒感染。Law教授解释说:“因为E2蛋白的灵活性,所以用它研发丙肝疫苗很可能并不是良策。”

  如何解决问题?

  这一最新研究认为,原先用于疫苗研发的候选蛋白E2表现出太多构象,从而大大降低了疫苗的有效性。Wilson教授表示:“我们希望构建出一种相对并不灵活的蛋白版本,从而获得更好的中和抗体反应,取缔不相干的抗体反应。”

  之前的研究已经表明,当与中和性抗体结合时,丙肝病毒受体结合位点的构象相对较为简单。如果疫苗仅仅靶向这些关键的构象,那么势必将提供高效的预防效果。

  下一步,Law 和Wilson团队计划设计出一种新的E2蛋白,甚至研发出完全不同的包膜蛋白,确保其受体结合位点构象稳定,从而诱导出靶向HCV的中和性抗体。

  

  (来源:生物探索)

  原文出处:Kong L, Lee DE, Kadam RU, et al. Structural flexibility at a major conserved antibody target on hepatitis C virus E2 antigen[J]. Proc Natl AcadSci U S A. 2016 Oct 24.