從蜘蛛俠Peter Parker的致命蜘蛛咬傷，到Arthur國王在他統(tǒng)治時期開始時拔出石頭中的寶劍，人人都想知道一個英雄的故事來源。
在這則新聞中，我們的英雄是來自我們身體免疫系統(tǒng)的強有力的抗體，結(jié)合并中和艾滋病病毒——這個故事可以帶來一種疫苗對抗艾滋病。延伸閱讀：PNAS：一些HIV疫苗為何產(chǎn)生反效果？
在一項新的研究中，由美國斯克里普斯研究所（TSRI）科學(xué)家?guī)ьI(lǐng)的一個研究團隊，跟蹤了這些抗HIV抗體的一個家族，如何隨著時間的推移而發(fā)展。研究表明，未來我們可能研發(fā)出一種疫苗，觸發(fā)免疫系統(tǒng)更有效地產(chǎn)生這些抗體。
TSRI綜合結(jié)構(gòu)和計算生物學(xué)系主任、結(jié)構(gòu)生物學(xué)教授Ian Wilson指出：“如果你能通過接種疫苗產(chǎn)生這些抗體，這可能將是預(yù)防HIV的一個非常美妙的開始。”這項研究結(jié)果發(fā)表于2015年12月15日的《Immunity》雜志。
訓(xùn)練有素的抗體
在新兵訓(xùn)練營里，士兵們需要時間來磨練他們對特定威脅的反應(yīng)。同樣，免疫系統(tǒng)細胞也需要時間來識別特定病毒的弱點并招募突變的抗體，從而調(diào)整它們的結(jié)構(gòu)，以更好地結(jié)合并中和病毒。
在一個被稱為PGT121的 HIV靶向抗體的情況中，抗體需要大約兩年的時間，才能足夠成熟來對抗HIV病毒。然而，這種延遲過長，不能有效的防止感染，但是，這些抗體的存在，卻激勵著科學(xué)家，試圖找到方法來利用它們在疫苗中的力量。
在這項新的研究中，科學(xué)家們研究了PGT121家族的早期發(fā)展階段，特別是在PGT122和PGT124分支。這些抗體引起了科學(xué)家的關(guān)注，因為它們具有“廣泛的中和性”，從而意味著它們可以阻止許多快速變異的病毒株。它們也有一種特殊的能力，能靶定一種稱為艾滋病毒包膜糖蛋白的病毒機器，這種機器使得病毒能夠結(jié)合并穿透宿主細胞。
使用高分辨率的成像技術(shù)，研究人員繪制出了這些抗體的結(jié)構(gòu)，在它們“新兵訓(xùn)練營”的選擇點，與艾滋病毒包膜糖蛋白結(jié)合。他們發(fā)現(xiàn)，不同分支的抗體發(fā)展出不同的策略，來規(guī)避艾滋病毒的防御。
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抗HIV的軍備競賽
抗體的主要障礙是HIV的聚糖盾牌——位于HIV包膜糖蛋白上的一層糖，保護它免受身體的抗體攻擊。
本文*作者、TSRI研究助理Fernando Garces說：“病毒總是試圖逃避免疫系統(tǒng)，免疫系統(tǒng)通過抗體試圖追趕它。是什么讓PGT121抗體家族如此特別？因為它找到了某種方式反擊病毒，而許多其他家族的抗體不能這樣做。”
在這項新研究中的圖像顯示，PGT121抗體家族，通過緊緊抓住其中一個多聚糖（稱為N332聚糖）以及HIV包膜糖蛋白的一個短段（稱為GDIR基序），將它們轉(zhuǎn)化為合作伙伴，而開始了攻擊。
從那里，研究人員發(fā)現(xiàn)，這個抗體家族發(fā)展出略有不同的策略。而來自PGT122分支的抗體發(fā)生突變，吸引其他周邊的多糖（N137多糖），PGT124分支似乎做同樣的事情，但是通過旋轉(zhuǎn)和歪向靶定HIV包膜糖蛋白下面，避免了多糖盾牌的其他元素。
有趣的是，如果研究人員將N137糖從HIV上去除，抗體就立即表現(xiàn)得像訓(xùn)練有素的抗體，不需要兩年的訓(xùn)練營。Wilson說：“這表明，可能的策略是，通過接種疫苗產(chǎn)生這些抗體。”
如果科學(xué)家能設(shè)計一個缺乏這種N137聚糖的分子，他們也許能夠促使一種更快的抗體反應(yīng)。一旦抗體反應(yīng)被啟動，他們可以再次添加這種糖，并嘗試讓抗體成熟，對抗病毒的更原生形態(tài)。
這項新的研究也顯示了艾滋病毒包膜蛋白的一個非常完善的三維圖像。這個詳細的HIV三聚體結(jié)構(gòu)，將有助于研究人員設(shè)計HIV疫苗。
