Science：揭示病毒能够重新感染人体并逃避抗体反应的新机制

人体能够创造出大量的、多样化的抗体---免疫系统中Y形的蛋白，它们能够找到并标记外来入侵者。尽管我们有能力产生一系列针对病毒的抗体，但是在一项新的研究中，来自美国哈佛医学院和布莱根妇女医院的研究人员发现人类产生的抗体会反复靶向相同的病毒区域。这些“公共表位（public epitope）”意味着新抗体的产生远远不是随机的，而且病毒可能能够通过让单个氨基酸发生突变来重新感染先前有免疫力的宿主群体。这一发现对我们理解免疫和公共卫生有影响。相关研究结果发表在2023年4月7日的Science期刊上，论文标题为“Germline-encoded amino acid–binding motifs drive immunodominant public antibody responses”。

论文通讯作者、布莱根妇女医院遗传学教授Stephen J. Elledge博士说，“我们的研究可能有助于解释我们在COVID-19大流行期间看到的很多模式，特别是在重复感染方面。我们的发现可能有助于为免疫预测提供信息，并可能改变人们对免疫策略的思考方式。”

在该项新的研究之前，有一些暗示，但没有明确的证据表明人们的免疫系统并不是随机靶向病毒蛋白上的位点。在一些孤立的例子中，科学家们已观察到了不同个体之间重复出现的抗体反应---人们重新产生抗体以靶向结合相同的病毒蛋白位置（称为表位）。但是，Elledge及其同事们的这项新研究有助于解释这种现象的程度和基本机制。

Elledge团队使用了Elledge实验室在2015年开发的一种名为VirScan的工具（Science, 2015, doi:10.1126/science.aaa0698），该工具可以检测数以千计的病毒表位---抗体识别和结合的病毒位点---并从一滴血中了解一个人的免疫史。在这项新的研究中，他们使用VirScan分析了来自美国、秘鲁和法国参与者的569份血液样本。他们发现，对公共表位的识别---抗体反复靶向的病毒区域---是人类抗体反应的一种普遍特征。他们绘制了这些常见的靶标表位中的376种，揭示了抗体与靶标结合的确切位置。他们发现，抗体通过生殖系编码的氨基酸结合（germline-encoded amino acid binding, GRAB）基序---抗体中特别擅长选择一种特定氨基酸的区域---识别公共表位。因此，人类抗体不是随机选择一种靶标，而是倾向于关注这些氨基酸可供结合的区域，因而反复结合相同的位点。

揭示公众抗体反应的起源。图片来自Science, 2023, doi:10.1126/science.adc9498。

少量的突变可以帮助病毒避免被这些靶向公共表位的抗体的发现，使病毒能够重新感染先前有免疫力的人群。论文第一作者、Elledge实验室的Ellen L. Shrock博士说，“我们在免疫系统中发现了一种内在的结构，这种结构使人们，无论生活在世界上的哪个地方，都能产生本质上相同的抗体，这些抗体给病毒提供了非常少量的靶标用于逃避，以便重新感染人们，并继续扩大和进一步进化。”

有趣的是，该团队指出，非人类物种产生的抗体所识别的公共表位与人类所识别的表位不同。虽然一个人更有可能产生靶向公共表位的抗体，但有些人确实产生了更罕见的抗体，这可能更有效地保护他们免受重复感染。这些见解可能对针对COVID-19开发的治疗方法（如单克隆抗体）以及疫苗设计产生重要影响。

Elledge说，“更独特的抗体可能让病毒更难逃避，这在我们考虑设计更好的疗法和疫苗时是很重要的。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Ellen L. Shrock et al. Germline-encoded amino acid-binding motifs drive immunodominant public antibody responses. Science, 2023, doi:10.1126/science.adc9498.