从感染寨卡病毒的孕妇中分离出的超强 IgM 抗体显示出作为免疫疗法的前景

从感染寨卡病毒的孕妇中分离出的超强 IgM 抗体显示出作为免疫疗法的前景

寨卡病毒 (ZIKV) 感染是一种潜在的致畸性疾病，导致受感染母亲所生的婴儿中多达七分之一出现神经发育缺陷。 一项新研究发表在期刊上 细胞 研究表明，一些母亲可以避免婴儿受到伤害，因为婴儿会产生高效的中和抗体。 这证明了此类抗体在保护胎儿免受寨卡病毒侵害方面的重要性，同时也代表了预防胎儿感染的潜在有用抗体。

学习： 怀孕期间引发的寨卡病毒特异性 IgM 显示出超强中和作用 。 照片来源：NIAID

介绍

ZIKV 出现在美洲，很快被证明可以垂直传播，导致极少数受影响的婴儿出生时患有小头畸形和其他先天性异常。 与此同时，即使在外观正常的婴儿中，几年前母亲在怀孕期间感染 ZIKV 后，神经发育障碍的发生率也很高。

有趣的是，寨卡病毒通常不会引起成人疾病。 它是导致怀孕期间致畸后果的主要原因。 例如，巴西 2015-16 年的一次疫情爆发导致了 11,000 例小头畸形病例。 因此，怀孕期间需要涉及中和抗体（nAb）的保护性免疫。

先前的研究主要报道了免疫球蛋白 G (IgG) 类的 nAb，尽管 IgM 抗体在黄热病病毒和西尼罗河病毒感染等黄病毒感染中具有令人惊讶的长期作用。 这是基于传统概念，即IgM抗体是在感染急性期暂时形成的，由低亲和力抗体组成，不具有中和能力。 然而，这掩盖了此类感染中的早期中和 IgM 抗体。

IgM 抗体是五聚体，结合的表位是 IgG 抗体的五倍。 利用这些病毒密集的重复结构，使 B 细胞受体能够以多价比例与 IgM 抗体结合。 这反过来又有利于 B 细胞刺激和抗体的克隆选择。

几年后，结果是产生针对 ZIKV 的特异性 IgM 抗体，而正常情况下 IgM 的半衰期为五天。 这表明选择表达 ZIKV 特异性 IgM 的 B 细胞，然后在感染期间进行扩增。

“虽然中和活性主要归因于 IgG 同种型抗体，但 IgM 在 ZIKV 免疫中可能发挥着未被充分认识的作用……尤其是在怀孕期间。”

B 细胞首先被刺激释放白细胞介素 (IL-10)，然后其产生受到抑制，从而使成熟 B 细胞能够存活，但在怀孕期间减少幼稚 B 细胞的数量。 由于后者产生 IgM 抗体，这种向记忆和抗体分泌细胞的转变塑造了怀孕期间 IgG 和 IgM nAb 的特征。

目前即将发表在《Cell》杂志上的研究检查了 IgM 抗体对孕妇的中和作用。 该队列包括 10 名女性，其中 8 名患有急性 ZIKV 感染，其他人患有继发性 ZIKV 感染，即之前接触过登革热病毒 (DENV) 后。

研究表明了什么？

结果显示，所有感染的妇女从感染之日起整个怀孕期间都具有高水平的抗 ZIKV 抗体。 所有受试者中均发现了抗 ZIKV IgM，其中一名受试者在 406 天后仍显示出持续的 IgM

研究人员还发现，ZIKV 可以被 IgM 抗体部分中和，在症状出现 100 天后，ZIKV 中和 IgM 持续时间最长的受试者中，百分比最高，约为 80%。 因此，中和 IgM 在原发性或继发性 ZIKV 感染的妊娠前三个月最为重要。

然而，7 名携带晚期 IgM 抗体的女性中，有 4 名在症状出现后长达 210 天表现出中和能力，所有这些都是继发性病例。 有趣的是，大多数 ZIKV 反应性 IgM 并不是 ZIKV 中和 IgM。

研究人员检查了受感染母亲血液样本中的 B 细胞库。

这导致鉴定出九种独立的 B 细胞系，这些细胞系在感染 ZIKV 的母亲的外周血中产生 ZIKV 结合抗体。 此外，还发现这些 B 类淋巴母细胞系 (B-LCL) 含有产生五聚体形式的 IgM 抗体 DH1017.IgM 的细胞系。

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这种 nAb 已经成熟，从它经历了体细胞突变的事实可以看出。 它对 ZIKV 具有高度特异性，对其他黄病毒无反应，并且对 ZIKV 具有超强中和作用。 与已知的 ZIKV 中和 IgG 单克隆抗体 (mAb) 直接比较，其中和范围超过后者 8 至 10,000 倍以上。 任何半数最大抑制浓度 (IC50) 低于 10 ng/ml 的中和抗体都可以被描述为超强抗体。

这种超强效力与其 IgM 同种型和重组 DH1017 直接相关。 IgG 抗体与 ZIKV 的相互作用要弱得多。 值得注意的是，DH1017.IgM在体外没有表现出抗体依赖性感染增强（ADE），B细胞克隆也没有与人类自身抗原反应而引起自身免疫性疾病。

当小鼠在接触致死剂量的病毒之前给予它，它比 IgG 抗体更好地预防病毒血症。 虽然所有暴露的对照小鼠均死于感染，但接受 DH1017.IgM 治疗的小鼠存活下来，并且病毒血症减少至检测限。 即使剂量减半，所有动物都能存活，但预防病毒血症的效果较差。 在接触病毒后四天内可检测到该抗体。

同样，“与二价 DH1017.IgG 单体相比，十价 DH1017.IgM 五聚体可以更有效地保护小鼠免受 ZIKV 疾病并控制病毒血症。”

这些结果表明 IgM 的多价同种型具有优异的中和能力。

该病毒具有五重对称性，表面有多个胞外域（E）糖蛋白单元。 对抗体结构的进一步研究表明，“DH1017.IgM 五聚体的臂可以向病毒表面弯曲，并且每个臂可以接触邻近不对称单元的表位。” 这种抗原识别的十价模式使 IgM 抗体比 IgG 抗体可能的二价接触更具优势。

IgM 抗体还可以与不同病毒颗粒上的表位对结合，并将它们交联形成聚集体。 两种抗原识别模式可以同时工作。

有什么影响？

根据小鼠研究结果，DH1017.IgM 似乎是 ZIKV 免疫疗法的良好候选者。 与其他黄病毒一样，寨卡病毒会诱导持久的 IgM 抗体，有助于在怀孕的前三个月内中和病毒。

之前的观察结果支持了这一点，即在大多数情况下，ZIKV 感染会在感染后两周内被清除，这可能是由于控制病毒的 IgM 抗体的早期峰值产生所致。 目前的研究表明，怀孕期间也是如此。

未来的研究应该探讨 IgM 水平与持续性病毒血症的关系。 在病毒血症持续时间最长的女性中，在症状出现后 14 天出现第一个 IgM 中和活性峰值后，第二个峰值出现在约 70 天，在此期间出现了 DH1017.IgM。 该细胞系的体细胞突变表明它是表达 IgM 的记忆 B 细胞，可能来自 IgM+ 记忆 B 细胞和浆细胞库，可产生同种型特异性中和 IgM 抗体。

中和模式可以是通过与先前未知的强中和抗体识别的四级表位结合。 然而，这种表位类型标志着一类强中和 IgG mAb。 该IgM抗体使用它可以阻止E蛋白的融合构象变化并抑制感染。

DH1017.IgM 的超强效力主要归因于其多价结合，这表明 IgM 抗体可能“在具有重复近端结构的病原体中占据为 IgM 保留的功能位”。 此外，DH1017.IgM 的活性在补体存在下增强，进一步降低了 ADE 的风险。

“重要的是，DH1017.IgM 介导的小鼠免受致命 ZIKV 攻击的保护作用概括了强效 IgG 中和抗体所赋予的保护和病毒控制作用。”

由于 ZIKV 感染相对罕见，目前尚无正在进行的 ZIKV 疫苗试验，因此迫切需要采取妊娠安全干预措施来降低先天性 ZIKV 风险。 DH1017.IgM 可能是弥补这一差距的一种措施，特别是因为 IgM 与 IgG 不同，不会通过胎盘传播，从而降低婴儿期胎儿损伤或 ADE 的风险。

参考：

• Singh, T. et al. (2022). Ein in der Schwangerschaft hervorgerufenes Zika-Virus-spezifisches IgM zeigt eine ultrapotente Neutralisation. Zelle. https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.10.023. https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(22)01369-1

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