在一項新的研究中，來自美國斯克里普斯研究所的研究人員提出了一種更快的方法來分析實驗性疫苗抵抗HIV和其他病原體的結(jié)果。他們的新方法讓科學家們快速地評估對一種病原體或疫苗作出反應時個體產(chǎn)生的全部抗體譜，并確定這些抗體是否可能有效地抵抗這種病原體。相關(guān)研究結(jié)果于2018年8月7日在線發(fā)表在Immunity期刊上，論文標題為“Electron-Microscopy-Based Epitope Mapping Defines Specificities of Polyclonal Antibodies Elicited during HIV-1 BG505 Envelope Trimer Immunization”。論文通信作者為斯克里普斯研究所的Lars Hangartner博士和Andrew Ward博士。

圖片來自Immunity, doi:10.1016/j.immuni.2018.07.009。

Hangartner說，“我們?nèi)缃衲軌驇缀鯇崟r地觀察抗體反應產(chǎn)生。”Ward補充道，“這能夠適用于任何病原體。”

當一種病原體發(fā)起攻擊時，你的免疫系統(tǒng)會聚集一大群抗體進行反擊。這些抗體中的一些會失敗，但是有一些抗體可能會接近于擊敗病原體的防御。隨著時間的推移，這些最好的抗體經(jīng)進化后靶向病原體的脆弱位點。如果一切順利的話，那么抗體將靶向這些表位，中和這種入侵者并提供終身免疫力。

疫苗通過誘導身體產(chǎn)生抵抗未來入侵者的中和抗體而起作用。對疫苗進行測試往往是一個漫長的過程：在初次免疫接種之后，在數(shù)周或數(shù)月內(nèi)進行一系列加強接種。分析試驗數(shù)據(jù)所花費的時間意味著科學家們往往直到實驗結(jié)束時才會看到疫苗是否有效，這使得在面對新出現(xiàn)的疾病時特別難以調(diào)整治療策略。

通過這項新研究，科學家們終于有了一種方法來幾乎實時地繪制抗體進化圖譜。這項新技術(shù)建立在斯克里普斯研究所領(lǐng)導的免疫學突破和一種稱為電子顯微鏡的成像技術(shù)的基礎(chǔ)上。利用這種成像技術(shù)可揭示出與靶病原體（如HIV）結(jié)合在一起的抗體的結(jié)構(gòu)。

這些研究人員使用了在一項HIV疫苗試驗的不同階段收集的兔子血樣樣品。他們對這些樣品進行了純化，將純化的分子進行降解，直到他們能夠提取出抗體片段。他們隨后將這些抗體片段與它們的靶標（即病毒蛋白）混合在一起，并在電子顯微鏡下對它們進行成像，從而揭示出免疫系統(tǒng)如何發(fā)起對病原體的攻擊。

論文共同第一作者、前斯克里普斯研究所研究員Matteo Bianchi博士（如今在瑞士蘇黎世大學醫(yī)學病毒學研究所任職）說，“在微調(diào)HIV Env三聚體與抗體片段形成的免疫復合物的生物化學性質(zhì)后，我們能夠建立一種非常可靠的方法，從而允許進行半定量電子顯微鏡分析。”

這種新方法基于一種稱為負染色成像（negative stain imaging）的相對低技術(shù)含量的方法，這有助于這些研究人員發(fā)現(xiàn)有希望的抗體，或者更常見的是，發(fā)現(xiàn)不那么吸引人的抗體。

最后，這些研究人員能夠快速地發(fā)現(xiàn)一種疫苗是否推動免疫系統(tǒng)沿著正確的道路行進。在一種疫苗不起作用的情形下，這種方法能夠給人們提供有關(guān)如何改進這種疫苗的信息。

論文共同第一作者、Ward實驗室研究助理Hannah Turner說，“你能夠根據(jù)這種方法的結(jié)果改變研究方向。我們之前從未像現(xiàn)在這樣對我們的抗體進行拍照，這讓我們更全面地了解發(fā)生了什么以及我們?nèi)绾文軌蛴绊懸呙缃臃N過程。”

盡管所獲得的這些圖片不是高分辨率的，但是這些研究人員很高興地報道這種層次的分析--僅需數(shù)天的時間---可能成為全世界的一種常規(guī)測試。Ward說，“大多數(shù)研究所至少擁有開展這種層次的分析的技術(shù)和資源。”

為了更仔細地觀察這些抗體，Ward利用高科技的低溫電子顯微鏡獲得了這些抗體與它們的病毒靶標結(jié)合在一起時的高分辨率三維圖片。這些詳細的圖片揭示出可能有助于科學家們改進未來的實驗性HIV疫苗的更多細節(jié)。

這些研究人員表示，他們的更快方法可能為個性化疫苗設(shè)計打開大門。比如，這項研究包括產(chǎn)生許多有效抗體的“高反應性”兔子和產(chǎn)生許多較弱抗體的“低反應性”兔子。展望未來，人們可能在人類疫苗或治療性試驗中使用這種新方法，以便在早期快速地將高反應者與低反應者區(qū)分開來，從而為患者及其醫(yī)生尋找提供群體免疫力的有效療法和疫苗節(jié)省關(guān)鍵時間。