MMR疫苗誘導(dǎo)麻疹病毒人源中和抗體圖譜

引言

麻疹，這個(gè)曾讓全球每年數(shù)千萬(wàn)兒童發(fā)燒-咳嗽-皮疹的古老病毒，在麻腮風(fēng)三聯(lián)疫苗 (MMR) 問(wèn)世后被迅速壓制。但2025年全球病例再次飆升——WHO 數(shù)據(jù)顯示，僅 2025 年 1–7 月已報(bào)告 30 余萬(wàn)例，美國(guó)出現(xiàn)35起聚集性疫情。疫苗覆蓋率下滑讓免疫脆弱人群暴露于無(wú)藥可治的境地：目前臨床仍無(wú)獲批特效藥，暴露后只能被動(dòng)輸注混合免疫血漿。

La Jolla免疫研究所Erica Ollmann Saphire團(tuán)隊(duì)9月15日在 bioRxiv 發(fā)布的最新預(yù)印本，首次從一名接種 MMR 逾50年的健康捐贈(zèng)者體內(nèi)，分離到100余株全人源麻疹中和單抗，并解析了17 株代表性抗體的高分辨結(jié)構(gòu)，直接鎖定 9 大保守表位。研究同時(shí)證明，單次低劑量（1 mg/kg）預(yù)防性給予其中 4 株抗體即可在棉鼠（Sigmodon hispidus）肺內(nèi)將病毒載量降低 50–200 倍，其中最優(yōu)抗體 4F09 更是把病毒載量降到檢測(cè)限以下。

整個(gè)發(fā)現(xiàn)鏈條的起點(diǎn)，正是 Bruker Cellular Analysis 的 Beacon® 單細(xì)胞光導(dǎo)平臺(tái)——它在 10 天內(nèi)由 1 毫升外周血樣本，獲得了292 個(gè) H特異、569 個(gè) F 特異的可測(cè)序克隆，為后續(xù)結(jié)構(gòu)-功能-體內(nèi)保護(hù)研究提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

研究背景

麻疹病毒（MeV）依靠表面 H（血凝素）與 F（融合蛋白）兩柄“鑰匙”入侵。盡管 MMR 疫苗誘導(dǎo)的抗體可交叉中和全部 24 種基因型，但人體究竟產(chǎn)生哪些抗體、靶向哪些位點(diǎn)、哪些表位真正發(fā)揮作用等基本作用機(jī)制一直是空白：

• 過(guò)去 40 年僅報(bào)道過(guò) 2 株人源 Fab，結(jié)構(gòu)信息為零；
• 動(dòng)物免疫獲得的鼠源 mAb 與人源應(yīng)答是否一致，無(wú)從驗(yàn)證；
• 疫苗株與野毒株在 H/F 表位保守性如何，缺乏系統(tǒng)評(píng)估。

因此，繪制人源抗體圖譜、找到可用于暴露后干預(yù)的即取即用全人單抗，成為填補(bǔ)臨床空白的迫切需求。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論

1捐贈(zèng)者篩選與記憶 B 細(xì)胞捕獲

團(tuán)隊(duì)先在 20 份成人血清中檢測(cè) H/F 結(jié)合滴度，鎖定 56 歲女性捐贈(zèng)者 #3920（童年兩劑 MMR，5 年前加強(qiáng) 1 劑）。其外周血中 H-記憶 B 細(xì)胞 0.42%，F(xiàn)-記憶 B 細(xì)胞 0.96%，約為普通疫苗應(yīng)答者的 5–10 倍。

2Beacon 單細(xì)胞光導(dǎo)獲取特異性中和抗體

• 通過(guò)LLME清除細(xì)胞毒性干擾，分別用HECT和FECT探針富集3920號(hào)供者的麻疹特異性記憶B細(xì)胞；富集后的H/F記憶B細(xì)胞經(jīng)10天激活，導(dǎo)入Beacon進(jìn)行篩選。
• 分別用生物素化 HECT-AF555 與 FECT-AF647 在 Beacon® 11K 芯片上完成 30 min 實(shí)時(shí)分泌檢測(cè)，并回收抗原陽(yáng)性的B細(xì)胞；
• 10 天內(nèi)從 861 個(gè)抗原陽(yáng)性單細(xì)胞中回收重輕鏈可變區(qū)，成功率 97%，克隆至人 IgG1 骨架。

圖1. 麻疹病毒H/F抗原特異性B細(xì)胞富集和Beacon篩選工作流程。

3高通量表位分型

52 株 H-mAb 分出 4 大群（HE-1–4），46 株 F-mAb 分出 5 大群（FE-1–5）。負(fù)染電鏡快速鎖定 12 個(gè) Fab-抗原復(fù)合物 footprint，為后續(xù)冷凍電鏡提供精確占位信息。

4高分辨結(jié)構(gòu)解析

利用 3.2 Å–2.3 Å 冷凍電鏡，研究團(tuán)隊(duì)揭示：

• H 蛋白上最保守的受體結(jié)合溝被 81% 的抗體識(shí)別；
• periphery 位點(diǎn)（HE-4）抗體 1C08 通過(guò)阻斷 H-F 相互作用實(shí)現(xiàn)超強(qiáng)中和（EC50 0.013 µg/mL）；
• F 蛋白頂端“融合發(fā)動(dòng)環(huán)”被 抗體4F09 錨定，三聚體被鎖死在融合前態(tài)，體內(nèi)保護(hù)力最強(qiáng)。

圖2. 抗體表位分型及抗體-H/F抗原復(fù)合物結(jié)構(gòu)解析

5基于棉鼠模型的體內(nèi)保護(hù)驗(yàn)證

• 1 mg/kg 劑量下，4F09（抗 F 頂端）使肺部病毒降至檢測(cè)限以下；
• 1C08（抗 H periphery）與3A12（抗 F 側(cè)壁）均實(shí)現(xiàn) ≥1.7 log10下降；
• 體外中和與體內(nèi)保護(hù)總體正相關(guān)（r = 0.50），但 Beacon篩選到的頂端/側(cè)壁 F 抗體普遍“實(shí)測(cè)保護(hù)力＞體外 IC90 預(yù)期”，提示結(jié)構(gòu)鎖定效應(yīng)在動(dòng)物水平被放大。

圖3. 不同保護(hù)機(jī)制的H/F表位抗體在基于棉鼠模型的體內(nèi)保護(hù)驗(yàn)證

6表位保守性

對(duì)麻疹病毒已知的 2350 條 H 與 1436 條 F 序列進(jìn)行分析，4F09、1C08、4D08 等高效抗體接觸的殘基 99.4–100% 保守，提示這些抗體可廣譜抗逃逸。

小結(jié)

本研究首次繪制了MMR 疫苗真實(shí)誘導(dǎo)的人源抗體全貌，證明：

1同時(shí)靶向 H（受體溝/外周）與 F（頂端/側(cè)壁）可協(xié)同封鎖病毒入侵-融合兩步驟；

2分離到的 4F09、1C08 等全人單抗具備“一次給藥、即刻保護(hù)”的暴露后干預(yù)潛力；

3Beacon 光導(dǎo)平臺(tái)以單細(xì)胞實(shí)時(shí)檢測(cè)的方式，在 10 天內(nèi)完成從記憶 B 細(xì)胞到可表達(dá)克隆的全鏈條捕獲，是加速抗體發(fā)現(xiàn)的核心引擎。

Beacon 亮點(diǎn)

• 高通量：11,000個(gè)納升級(jí) NanoPen并行，一次運(yùn)行即篩選獲得 >800 個(gè)抗原特異性 B 細(xì)胞；
• 分泌抗體篩選：30 min內(nèi)檢測(cè) IgG 分泌 + 抗原結(jié)合雙信號(hào)，假陽(yáng)性率極低；
• 節(jié)省樣本：僅用 1-5 mL 外周血完成 100 株 mAb 克隆，為兒科、老年人、稀有疫苗應(yīng)答者研究提供可能；
• 縮短周期：Beacon 篩得的抗體分子無(wú)需基因合成，可直接克隆用于重組表達(dá)、冷凍電鏡，縮短“發(fā)現(xiàn)-結(jié)構(gòu)-功能”周期至 4 周。

隨著麻疹疫情回潮，全球?qū)?ldquo;即取即用”單抗療法的需求從未如此迫切。Beacon 在該研究中展現(xiàn)的“單細(xì)胞精度 + 結(jié)構(gòu)級(jí)質(zhì)量”優(yōu)勢(shì)，為快速響應(yīng)高威脅病原體提供了可復(fù)制、可擴(kuò)展的抗體發(fā)現(xiàn)路徑。La Jolla 團(tuán)隊(duì)已就 4F09、1C08 等抗體提交臨時(shí)專(zhuān)利，并計(jì)劃推進(jìn)臨床前 GLP 毒理與 CMC 研究——從記憶 B 細(xì)胞到救命療法，Beacon 讓這條昔日漫長(zhǎng)的路徑在 3 個(gè)月內(nèi)成為現(xiàn)實(shí)。