鸡鸭鹅病防治网联合驰骋中兽医研究所共同分享：
导语：保守的黄病毒蛋白具有作为多功能疫苗和治疗靶点的潜力。黄病毒科是医学上非常重要的一个病毒病原体家族，包括登革热病毒（dengue virus, DENV）以及寨卡病毒（Zika virus, ZIKV）、西尼罗河病毒（West Nile virus, WNV）和黄热病病毒（yellow fever virus, YFV）。
这些蚊虫传播的人类病原体造成了巨大的全球疾病负担（从非严重到潜在致命病例），并带来了毁灭性的经济影响。世界上几乎有一半人口生活在传播这些病毒的媒介伊蚊的热带和亚热带栖息地内。随着全球气温继续攀升，伊蚊的栖息地将进一步扩大，导致更多的人面临黄病毒感染的风险。因此，迫切需要开发治疗或预防严重黄病毒感染的药物和疫苗。目前没有可用的黄病毒疗法，唯一获得许可的登革热疫苗（Dengvaxia）只被批准用于已有登革热免疫力的个体，因为登革热早期受者有易患严重疾病的风险，可能来自抗体依赖性增强（antibody-dependent enhancement, ADE）。疫苗诱导的ADE风险对于所有登革热候选疫苗来说都是一个问题，因为它们以包膜蛋白为靶点，使得疫苗的生产具有挑战性。靶向其他导致严重疾病的病毒蛋白是目前研究的主要途径。此外，鉴于多种黄病毒在许多伊蚊流行地区的流行，靶向保守病毒蛋白的广谱黄病毒治疗或疫苗极具吸引力。研究表明，黄病毒非结构蛋白1（nonstructural protein 1, NS1）就是这样一个靶点。NS1在黄病毒中非常保守，表现出20%-40%的同源性和60%-80%的相似性。该蛋白作为细胞内二聚体对病毒复制至关重要，并作为含有脂质的六聚体从感染细胞分泌。分泌型NS1在受感染个体的血液中循环，临床上用于诊断，并作为疾病严重程度的生物标志物。NS1还通过与免疫细胞的相互作用发挥毒力因子的作用，导致促炎和血管活性细胞因子的分泌以及与内皮细胞的相互作用，从而导致内皮屏障功能障碍和血管渗漏。细胞因子风暴和血管渗漏是严重DENV感染的标志。研究已经证明，多种黄病毒NS1蛋白可以独立于病毒感染引发血管泄漏。此外，免疫和被动转移抗NS1抗体可保护小鼠免受致命的黄病毒攻击，使NS1成为治疗干预黄病毒（pan-flavivirus）广谱性感染的一个有希望的靶点，而无ADE风险。2021年，研究人员发表了实现黄病毒广谱性保护的概念证明，报告了黄病毒广谱性抗NS1单克隆抗体（mAb）2B7保护的结构基础。20多年前，P.Robert Beatty与Eva Harris实验室合作，用DENV2 NS1免疫的小鼠中分离出这种抗体。现在许多实验室经常使用2B7作为研究DENV的分子工具。随着黄病毒NS1在促进发病机制中的作用越来越明显，作者研究了2B7是否可以在其小鼠模型中预防致命性血管渗漏综合征，并发现它确实可以。为了研究2B7抑制NS1的致病机制，作者与密歇根大学NS1结构生物学家Janet Smith合作，解析了NS1与2B7的复合晶体结构。作者推断，通过观察NS1和2B7之间的相互作用，可以阐明2B7为什么具有保护作用，以及NS1如何可能导致疾病。DENV NS1与2B7复合物的结构表明2B7可能同时抑制NS1的两个结构域。黄病毒NS1有三个结构域，包括氨基末端β-卷曲、wing结构域和羧基末端β-梯（β-ladder）结构域。NS1与2B7络合的晶体结构表明，2B7直接结合β-梯，但以一定角度结合，因此2B7最终也阻断了wing结构域。该结构预测2B7将抑制与其结合的NS1 β-梯结构域，同时间接阻止wing结构域与内皮细胞相互作用。通过在β-梯结构域或wing结构域中产生突变的重组NS1蛋白来检验这一预测，并发现这些蛋白在介导病理学方面存在缺陷。因此得出结论，2B7同时阻断了NS1 wing结构域中对细胞结合至关重要的残基，以及与细胞结合下游发病机制所必需的β-梯中的残基直接结合。对2B7及其NS1结合位点的持续检测表明，该结构域在黄病毒中高度保守。研究测试了2B7是否与多种黄病毒NS1蛋白结合，发现2B7与多种黄病毒的NS1蛋白紧密结合，包括DENV、ZIKV和WNV。体外内皮功能障碍试验和体内致死性黄病毒攻击实验，发现2B7在体外抑制了DENV、ZIKV和WNV NS1，并且在DENV和ZIKV的体内致死性攻击模型中具有保护作用。多年来，由多个实验室发起的研究不仅揭示了NS1发病机制的关键领域，而且揭示了NS1 β-梯内高度保守的黄病毒表位，有可能成为合理设计NS1靶向疗法的分子路线图。考虑到ADE的风险，以NS1为重点的治疗方法是靶向包膜蛋白的可行替代策略，而以NS1内高度保守的位点为重点可以实现黄病毒的交叉保护。此外，同时拮抗NS1的多个结构域可获得更大的保护功效。最终，对2B7的研究有可能将当前的黄病毒疫苗和治疗设计范式转变为结合NS1的疫苗和治疗设计范式，并促使进一步研究针对多种黄病毒感染的交叉保护。
参考文献：Scott Biering. One antibody to treat them all[J]. Science,2022,375:830-A.
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