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吸血蜱虫或不再可怕 李大鹏团队发现针对SFTSV超级抗体

蜱虫吸血前后对比 图片来源:verywellhealth

浙江舟山医院,一位年近六旬的女病人刚从生死线上被抢救回来,她因被蜱虫叮咬,感染了一种病毒。这种病的病死率高达16.2%至30%,超过当年非典(约10%)。

“肇事者”就是严重发热伴血小板减少综合征病毒——简称SFTSV。面对如此凶险的病毒,全球至今无疫苗、无特效药,只能眼睁睁看着重症患者陷入多器官衰竭。针对重症患者,目前最关键的治疗手段是在ICU进行血浆置换,费用高昂。

所幸,经过12天的救治,这位女士最终战胜了病毒。理论上,她的体内已经存在针对SFTSV的抗体。这是一次个体对病毒的胜利,那么个体的“经验”,能否被更多人共享?

这是一个复杂的科学问题,寻找康复者体内的高效抗体无异于大海捞针。2026年1月25日,西湖大学医学院、应急医学研究中心李大鹏团队在Vita上公布了他们的发现,一种能精准高效猎杀SFTSV的人源超级抗体,这或将打开应对蜱虫危害的局面。

论文链接

https://www.vita-journal.com/vita/EN/1217837731993657999

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左起:戴子牛、李大鹏、毕津豪、洪孝慈


超级抗体

大陆尽头的舟山群岛,这里的蜱虫有点特别,准确讲,是它们携带的SFTSV病毒,和大陆的其他地方不太一样。也许是因为候鸟的传播,这里的毒株更靠近日韩那边,病死率也更高。

这导致了舟山医院成了抢救蜱虫叮咬病人的“重镇”。蜱虫不会飞行,不像蚊子那样主动“攻击”,它们叮咬寄主如同一场伏击,在草丛树木间等待。他们似乎也行动缓慢,咬开寄主的皮肤大致需要十几个小时。但就这工作效率,蜱虫一路从恐龙时代延续至今,遍及全球。

舟山群岛地理位置  via 星球研究所

蜱虫不是好对付的主,毕竟当年祖先们大概率是吸着恐龙血长大的。

在另一边,李大鹏刚组建实验室的时候,他和当时的博士后毕津豪已经关注到了舟山。他们想要尝试寻找针对SFTSV的抗体。实验室联系上了舟山医院的李世波院长,李世波在2014年左右就开始参与SFTSV感染病例的排查工作,并积累了大量的救治经验。双方一拍即合,由舟山医院征集病人志愿者,提供血液样本,由西湖大学李大鹏团队跟进后续试验分析,寻找抗体。

舟山医院这边一个个和康复者打电话沟通。常常是,舟山这边采集好血样并封装,立马开车送往杭州,毕津豪已经等在那里,连夜做试验。

对抗病毒最强大的武器,往往藏在人体免疫系统的记忆碎片里。其中有一类记忆B细胞,会“储存”特定抗体的信息,等一下次病毒来犯的时候,再产生特定抗体发挥作用。但问题是,人体是复杂的,每个人所产生的抗体也不一样。

如果未来要做抗体药物,或者说进一步开发疫苗,李大鹏团队必须找到特别高效的抗体。一场大海捞针的行动即将展开。当然,这并不是盲目尝试,他们首先通过细胞流式平台逐步分离出记忆B细胞,在拿到单个细胞后,故事才刚开始。

“说实话,当时我们心里也没有底。”毕津豪说。

如何“读取”记忆B细胞里的“记忆”?团队采取了“逐步收网”的策略,先对单个B细胞进行扩增,表达出各种抗体,让它在小试管里和目标病毒结合,最终在上百颗B细胞中,有一颗脱颖而出。

李大鹏团队从SFTSV康复者的PBMCs细胞中,发现了纳摩尔级别中和活性的强效抗体ZS1C5。该抗体可牢牢锁定病毒糖蛋白Gn亚基的Ⅰ和Ⅲ结构域,并在病毒复制周期的任何阶段发挥中和活性。ZS1C5可在小鼠感染10倍半数致死剂量后2天实现单针100%保护,可实现恒河猴感染模型单针给药72h完全清除外周血病毒血症。利用人工智能驱动的结构生物学模型与健康人群队列BCR数据可知,ZS1C5样抗体可普遍由人体免疫系统产生,具备疫苗靶点设计与开发的潜力。

然后再对这一颗幸运的B细胞进行序列分析,锁定细胞编码的抗体基因,并反复测试抗体和病毒的结合与中和能力。大概是高通量筛选了上万个抗体后,当第一次拿到非常好的中和实验结果时,毕津豪有点不相信,重复做了三遍,结果依然。

这一抗体结合SFTSV的效率是过往已有报道类似抗体的上万倍,被编号为ZS1C5。


分子手铐

所以, ZS1C5作为“超级抗体”是如何工作的?

李大鹏找到了西湖大学的周强研究员,希望通过结构生物学的方法,揭秘ZS1C5的独特机制。周强在病毒相关的结构生物学研究方面经验丰富。新冠期间,他和团队在全球范围内率先解析出新冠病毒受体ACE2的全长结构。

SFTSV表面糖蛋白由GnGc组成异源二聚体,以相邻五聚体和六聚体形式镶嵌于病毒颗粒表面。ZS1C5的重链超长CDR区可特异性识别Gn结构域Ⅰ和Ⅲ夹角的隐蔽表位,并牢牢锁定两结构域形成的独特空间界面。SFTSV感染宿主细胞时Gc亚基会发生空间扭转,但ZS1C5识别的中和表位不会因Gc构象变化而被遮蔽,因此强效中和抗体ZS1C5可时刻结合于成熟病毒颗粒表面进而发挥中和作用。


果然,周强团队发现,SFTSV病毒表面长满了用于入侵细胞的“机械爪”(Gn蛋白)。普通抗体通常只能盖住这种爪子的某一个部位。但冷冻电镜下的ZS1C5展现出了惊人的形态:它拥有一条极其罕见的、超长的“手臂”(23个氨基酸长的CDRH3环)。

这条长臂就像一把 “分子手铐”,能深入病毒蛋白内部的沟槽,同时死死钳住病毒最关键的两个部位:负责粘附细胞的“锚”(结构域Domain I)和负责熔穿细胞膜的“钻头”( 结构域Domain III)。

这种“双重锁定”机制,既能阻止病毒吸附于人体细胞上,又能抑制其形变钻入细胞内部,最终将其彻底“冻结”。


100%生存奇迹

ZS1C5抗体在试管里有效,在活体内能救命吗?团队进行了严谨的动物实验。

在小鼠实验中,被注射10倍半数致死剂量病毒的小鼠,在接受单次ZS1C5治疗后,生存率可达100%。更令人振奋的是,即便在感染48小时后才给药,该抗体仍能发挥关键作用,将小鼠从死亡线上拉回。

团队随后更近一步,联合中国医学科学院医学生物学研究所的孙强明教授团队,开展了全球首个针对SFTSV的非人灵长类(恒河猴)抗体治疗研究。恒河猴的生理结构与人类高度相似,是检验药物临床潜力的“金标准”。

结果让所有人振奋:

· 病毒瞬间“清零”:接受治疗的猴子,体内的病毒量在24小时内暴跌90%,到第3天,血清中已完全检测不到病毒。

· 平息风暴:对照组的猴子遭遇了严重的血小板骤降和免疫风暴,精神萎靡;而治疗组的猴子不仅血小板数值稳定,且精神状态良好,免疫系统在抗体的协助下从容应对,没有发生致命的过度反应。

这证明,ZS1C5极有希望成为人类治疗SFTSV的第一款抗体特效药,且成本将低于昂贵的ICU治疗。

SFTSV病毒在各脏器的感染对照(免疫组化染色是棕色为SFTSV病毒蛋白,提示病毒的感染)


沉睡的援军

但“超级抗体”不是最终答案,注射抗体还是十分昂贵,也无法形成更久的保护。最终的答案,一定是疫苗,更普适,也更长远。

接下来,李大鹏团队要继续做的,就是设计出能调动出ZS1C5抗体的疫苗抗原,利用ZS1C5抗体独特的结构,设计出一个抗原,能够激发免疫系统产生ZS1C5抗体。这也相当于模型和模具的关系。

疫苗的大致原理,是设计出一种抗原,这种抗原携带了病毒的关键信息,让免疫系统认为是“入侵者”,调动出相匹配的抗体。疫苗不是“药物”,它最终是激发出机体自身的免疫能力。

这就好比,“分子手铐”有了,但让人体免疫系统自己产生无数个“分子手铐”,还要仔细考察种种自身的先决条件。

“往往性能优异的抗体,机体能产生的概率会偏低。”李大鹏说,团队也迎来了第二个阶段的忐忑。

结合人工智能技术,团队分析扫描了健康人的基因库。一个重要的发现随之浮现:这种ZS1C5抗体的蓝图,其实潜藏在很多人的基因里!即使是从未感染过病毒的健康人,其体内也存在着与ZS1C5结构高度相似的“胚系抗体”。它们就像沉睡的援军,只是缺乏正确的信号来唤醒。

这一发现意味着,ZS1C5不仅是一剂解药,更是一张疫苗设计的导航图。如果我们能设计出一种疫苗,精准地唤醒每个人体内这些沉睡的“抗体种子”,人类或许就能彻底终结SFTSV的威胁。

但也依然挑战重重,由于ZS1C5对准的病毒Gn蛋白的两个结构域之间充满了柔性的结构,这让设计抗原模型变得更加困难。也只能说,目前我们还在和SFTSV病毒抗争的“中场战事”。

原本,这只是一个免疫系统的隐秘的故事,但是一颗记忆B细胞幸运地被科研团队捕获,在细胞的“记忆”中也许还留有和病毒猛烈较量。也许正是在千钧一发之际,一个抗体决定伸出长臂,孤注一掷,同时抓住病毒的“锚”和“钻头”。

它成功了,而它的勇敢,正在被研究它的人类模仿。


致谢

李大鹏实验室助理研究员毕津豪为第一作者,西湖大学博士研究生戴子牛、洪孝慈、张媛媛,舟山医院王秋景,中国医学科学院鲁帅尧为共同第一作者。西湖大学应急医学研究中心、医学院助理教授李大鹏为本文通讯作者,西湖大学周强、舟山医院李世波、中国医学科学院孙强明为本文共同通讯作者。项目得到了西湖教育基金会、西湖实验室、国家自然科学基金等多项资助。项目实施过程中得到了西湖大学实验生物医学实验技术中心、实验动物中心、高性能计算中心的大力支持。


关于李大鹏实验室

李大鹏2022年9月加入西湖大学,担任助理教授、博士生导师。李大鹏实验室聚焦于疫苗设计。针对黄病毒科、布尼亚病毒目、冠状病毒科中具有重大公共卫生意义的病毒,利用免疫学与病毒学的技术,结合单细胞组学、系统生物学、结构生物学、蛋白质设计、分子与细胞命运示踪等新兴学科,在免疫原理性设计与疫苗保护机制领域开展以下研究:

· 抗体与结合蛋白指导的疫苗表位发现

· 基于表位聚焦的免疫原设计

· 针对免疫印迹的疫苗策略优化

实验室欢迎具有不同科学背景的青年才俊加入团队,尤其是具有计算生物学、生物信息学、免疫学、蛋白质设计、结构生物学的博士研究生(本科/硕士起点)、博士后和科研助理。

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lidapeng@westlake.edu.cn