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高致病性禽流感H5N1病毒是近年来造成禽类发病和死亡的主要病毒,而从禽到人的跨物种传播有可能造成流感大流行。当前抗流感病毒感染的主要策略是通过抗病毒药物和疫苗。流感病毒的表面糖蛋白血凝素(HA)在病毒结合受体和膜融合过程中起着重要的作用,同时它也是中和抗体的主要靶标分子。
本论文的第一部分对实验室前期从噬菌体抗体库分离的4个人源单克隆Fab抗体(HY1,HY10,HY39,HY53)进行了病毒中和活性、表位及机制的研究。基于假病毒系统的中和实验表明,4个抗体都具有中和多株H5N1病毒和交叉中和H1N1病毒的中和活性。通过筛选噬菌体随机肽库模拟表位并进行突变分析,证实4个抗体靶向相同或重叠的构象依赖型保守表位,主要位于HA2亚基上接近病毒膜端的区域。继而,本研究以HY53为主要研究对象探讨了抗体中和机制,发现HY53抗体不能封阻病毒与宿主细胞受体的结合而是在膜融合过程中起中和作用。进一步的实验表明,该抗体可以有效抑制pH介导的HA构象变化。
本论文的第二部分对H5N1广谱中和抗体AVFluIgG01的表位和机制进行了研究。同样,通过筛选噬菌体随机肽库模拟表位,并结合算法预测和点突变验证等方法,我们发现AVFluIgG01识别的靶点并非先前报道的线性表位,而是HA1亚基三维结构上的三个保守的非连续区域(命名为Ⅰ-Ⅲ)。通过对抗体中和机制的研究,我们发现AVFluIgG01的IgG形式不但能够有效地阻断病毒与受体的结合,而且能够在附着后步骤起到中和病毒的作用。然而,该抗体的Fab形式仅能在附着后步骤抑制病毒的侵入。AVFluIgG01能够以剂量依赖方式抑制HA介导的细胞融合以及抑制低pH介导的HA构象变化。这些结果表明AVFluIgG01中和病毒的机制是通过封阻受体结合和干扰膜融合两种方式。
本研究通过对上述几个H5N1广谱中和抗体的系统分析,进一步明确了流感病毒HA蛋白的抗原表位及中和机制,对指导预防性疫苗的设计以及研究开发用于免疫治疗的抗体药物等都具有重要的理论意义和应用价值。