基于重组人Ⅲ型胶原蛋白的三聚体抗原疫苗策略在新冠和流感疫苗中的应用

新冠病毒等多种包膜病毒的糖蛋白在天然状态下呈现三聚体形式。三聚体蛋白通常较单体蛋白具有更优的免疫原性。目前使用非人蛋白来源的Foldon等三聚体基序可促使目的蛋白形成稳定三聚体,但这些基序的强免疫原性会削弱目的蛋白的免疫应答,限制了其在疫苗抗原设计中的应用。在本研究中,发现并利用重组人源化Ⅲ型胶原蛋白(Rh3C)作为新型三聚体基序,利用合成生物学方法,与新冠病毒刺头(spike)蛋白受体结合域(RBD)融合表达后促使RBD形成三聚体。这种胶原-RBD(Rh3C-RBD)三聚体蛋白在免疫小鼠后,较RBD单体蛋白诱导产生了更高滴度的结合抗体和中和抗体。此外,我们还进一步验证了该Rh3C基序与流感病毒HA1蛋白融合后,较HA1单体蛋白可在小鼠体内诱导更强效的抗体应答。因此,这种新型的Rh3C基序,有望广泛用于三聚体疫苗抗原的设计和优化。

合成生物学驱动下的疫苗创制策略

21世纪以来,生物医药领域的迅速发展为人类健康带来了前所未有的机遇,生物技术的不断创新为疾病的预防、诊断和治疗提供了新的途径与可能。在这个背景下,合成生物学对人类健康的作用愈发凸显,其在医学领域的应用正在革新人们对疾病预防和治疗的理念和方法,我国对于合成生物学在政策层面的支持也日益显著。2022年,我国首部生物经济五年规划出台,明确指出包括合成生物在内的生物经济是未来中国经济的重点发展方向。2023年,浙江省将合成生物学列为9个优先发展的未来产业之一,为合成生物学的研究和应用提供了更广阔的发展空间。政策导向为合成生物学的应用带来了更多的支持和关注,有望加速技术的成熟和推广,推动我国合成生物学及其他产业的发展。

新型抗艾滋病药物——HIV进入抑制剂的研究进展

HIV与靶细胞融合的过程是药物干预的重要环节。融合过程主要由H IV包被蛋白表面亚基gp120和跨膜亚基gp41介导。H IV gp120与靶细胞上的CD4分子和辅助受体(趋化因子受体CCR5或CXCR4等)结合,导致gp41的构型发生改变,启动病毒包膜与靶细胞膜的融合。在融合过程中,病毒和靶细胞上的这些蛋白和受体均可作为药物的作用靶点,寻找抑制H IV进入靶细胞的药物用来治疗H IV感染和艾滋病。作用于gp41的肽类药物T-20已被美国FDA批准上市,表明继逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂后,H IV进入抑制剂作为第3类抗H IV药物开始在临床上应用。作为一种新机制的抗H IV药物,H IV进入抑制剂单独或与逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂联合应用,将有助于提高药物的疗效,降低毒副作用,并可望挽救对现有抗H IV药物耐药的艾滋病病人的生命。该文综述了近年来H IV进入抑制剂的研究进展。

三没食子酰吡喃葡糖作用于gp41抑制HIV与靶细胞的融合

目的检测来源于蛇菰科植物日本蛇菰中的单体化合物三没食子酰吡喃葡萄糖(TGGP)抑制HIV与靶细胞融合的活性,并探讨其作用靶点。方法用萃取和柱层析方法分离提纯TGGP,用酶联免疫测定法、天然聚丙烯酰胺凝胶电泳、分子排阻高效液相色谱法检测其抑制HIVgp41六螺旋束结构形成的作用,用细胞-细胞融合方法检测TGGP抑制HIV进入靶细胞的活性。结果酶联免疫测定法表明TGGP能有效地抑制gp41六螺旋束结构的形成,其半数抑制浓度(IC50)为(1.37±0.19)μg·ml-1。进一步用生物物理方法直观地确证了TGGP抑制gp41六螺旋束结构形成的作用。在生物学活性方面,50μg·ml-1的TGGP能有效地抑制HIV包膜糖蛋白介导的细胞-细胞融合。结论HIV进入靶细胞的过程由跨膜糖蛋白亚基gp41介导。三没食子酰吡喃葡糖(TGGP)能作用于gp41,抑制HIV与靶细胞的融合。该化合物可望作为阴道外用杀微生物剂,预防HIV的性传播。

脱氧胆酰酪氨酸的体外杀精和抗HIV活性研究

目的:检测自制的避孕型杀微生物剂的候选化合物脱氧胆酰酪氨酸(deoxycholyltyosine,DCT)体外杀精和抗HIV活性。方法:采用改良的Sander-Cramer方法,并用计算机辅助精子分析技术检测与DCT孵育后的各项精子运动参数。采用ELISA法检测核心抗原p24的含量,并采用染料转移法检测DCT抑制HIV诱导的细胞-细胞融合的活性。采用XTT法检测DCT对阴道上皮细胞VK2/E6E7的毒性。结果:DCT的体外杀精作用最小有效浓度(MEC)为1.0±0.2mg/ml;抑制HIV复制的半数有效浓度(IC50)为21.50±3.17μg/ml;不能阻止HIV病毒进入靶细胞;DCT对阴道上皮细胞系VK2/E6E7的细胞毒性较低。结论:DCT可作为避孕型杀微生物剂进行研发,预防意外妊娠和HIV的性传播。

日本蛇菰中咖啡酰基葡萄糖类化合物抑制HIV-1进入的机制

目的研究从日本蛇菰中分离的咖啡酰基葡萄糖类化合物抑制HIV-1进入的作用机制。方法利用HIV-1假病毒体系,并结合针对gp41包膜蛋白的ELISA以及分子对接方法,对日本蛇菰分离的咖啡酰基葡萄糖类化合物抑制HIV-1进入机制进行研究。结果我们首先用HIV-1 Env假病毒来检测六个咖啡酰基葡萄糖类化合物(终浓度:25μg·ml-1)的抑制活性,发现1,2,6-三-O-咖啡酰基-β-D-吡喃葡萄糖(TCGP)和1,3-双-O-咖啡酰基-4-O-没食子酰-β-D-吡喃葡萄糖(DCGGP)具有较好的抑制病毒进入靶细胞的作用。进一步量效关系研究表明,两个化合物的病毒抑制活性呈剂量依赖性,它们的IC50值分别是(5.5±0.2)和(5.3±0.1)μg·ml-1。这两个化合物的抑制活性与其抑制gp41六螺旋束结构形成的机制有关。分子对接表明,它们均能靶向gp41上N-螺旋三聚体的靶穴位置。结论1,2,6-三-O-咖啡酰基-β-D-吡喃葡萄糖(TCGP)和1,3-双-O-咖啡酰基-4-O-没食子酰-β-D-吡喃葡萄糖(DCGGP)可以较好的抑制HIV-1 Env假病毒感染靶细胞,可作为先导化合物来研发抗HIV-1新药。

HIV包膜蛋白的结构及其相应的病毒进入抑制剂

HIV-1病毒包膜蛋白gp120和gp41在病毒感染中起着重要的作用。在病毒进入细胞的过程中,gp120先和CD4分子结合,发生构象改变,进而导致gp41构象的变化,使病毒包膜和细胞膜融合而感染细胞。与gp120或者gp41相结合的多肽、大分子和小分子化合物,都可能影响HIV-1病毒包膜和靶细胞膜结合的过程,从而起到抗HIV-1病毒的作用。该文对gp120和gp41的结构及其相互作用,以及以HIV-1包膜糖蛋白为靶点的病毒进入抑制剂类抗艾滋病药物进行综述。

基于细胞-细胞融合的HIV进入抑制剂非感染性筛选方法的研究

目的:建立一个基于细胞-细胞融合的HIV进入抑制剂非感染性筛选方法。方法:将稳定表达HIV包膜蛋白gp160的效应细胞与含有或稳定表达HIV受体和辅助受体的靶细胞混合,观察合胞体的形成。用特异性的HIV进入抑制剂对检测方法进行验证。结果:本研究比较了2种效应细胞与5种靶细胞的10种组合,发现将CHO-WT和MT-2细胞混合,可形成明显的合胞体。进一步发现特异性的HIV进入抑制剂能够抑制合胞体的形成,且具有剂量依赖性。结论:这一方法能特异性地筛选作用在HIV进入阶段的抗HIV药物,操作简单方便,且无感染性,可望发展成为一个无感染性的多靶点高内涵药物筛选模型,用于天然和合成来源的小分子HIV进入抑制剂的筛选。

来源于马尾树树皮的化合物蜡果杨梅酸B抑制HIV进入的机制研究

目的利用假病毒技术,研究来源于马尾树树皮的化合物蜡果杨梅酸B抑制HIV-1进入的活性及作用机制。方法利用pHXB2和pVSV-G两个病毒包膜蛋白质粒,与pNL4-3.Luc.R-E-共转染,构建HIV-1Env假病毒和VSV-G假病毒,检测化合物抑制假病毒感染的活性。采用针对包膜蛋白亚基gp41的ELISA方法,结合分子对接,研究活性化合物抗HIV-1的作用机制。结果从马尾树树皮中来源的2个三萜类单体化合物蜡果杨梅酸B(myriceric acid B)和蜡果杨梅酸C(myriceric acid C)中,仅蜡果杨梅酸B能特异性地抑制HIV-1 Env假病毒感染,其半数抑制浓度(IC50)值为(8.3±0.2)mg·L-1。此外,蜡果杨梅酸B在C-28位羧基的酯化产物蜡果杨梅酸B甲酯(myriceric acid B methyl ester)没有抑制HIV-1进入的活性。蜡果杨梅酸B的进入抑制活性与其抑制gp41六螺旋束结构形成的机制有关。分子对接表明,蜡果杨梅酸B能靶向gp41上N-螺旋三聚体的靶穴位置。结论蜡果杨梅酸B是作用于gp41的HIV-1进入抑制剂,其分子结构中C-28位的羧基及C-3位羟基与抑制活性密切相关。蜡果杨梅酸B可作为先导化合物来研发新的HIV进入抑制剂类抗艾滋病药物。

基于gp41的HIV亚单位疫苗研究进展

艾滋病疫苗是当今时代最具挑战性的科学难题之一,现有的以诱导体液免疫为目的的H IV-1抗原均难以诱导产生有效的、持续的广谱中和抗体。近年来,一些具有广谱中和活性的H IV单克隆抗体(mAb)的发现及其相应抗原表位的阐明,给以诱导H IV体液免疫的疫苗研究带来了新的希望。相比于gp120,H IV gp41的序列更为保守,糖基化位点更少,更适合作为疫苗的抗原。本文综述了靶向gp41的广谱中和抗体及其抗原表位,并阐述了对目前国际上基于gp41的H IV亚单位疫苗设计思路及进展。

系统性红斑狼疮儿童特异性全长抗体基因库的构建与分析

目的构建系统性红斑狼疮(SLE)儿童个体特异性哺乳动物细胞表面展示的全长人抗体基因库。方法采集SLE确诊患儿外周血,分离外周血淋巴细胞,提取外周血淋巴细胞总RNA,用RT-PCR扩增全长Kappa轻链(LCκ)和重链可变区(VH)基因、构建抗体轻链基因库和抗体重链基因库,将抗体基因库转染293T细胞,流式细胞仪分析抗体在293T细胞表面的表达。结果以0.8μg总RNA为模板,用6套引物成功扩增全长Kappa轻链和重链可变区基因,插入表达载体,构建获得的重链基因库容量为9.4×104,轻链基因库容量为8.4×104。随机挑选的10个重链克隆有8个含有正确的阅读框架,编码8个不同的氨基酸序列,10个轻链克隆7个含有正确的阅读框架,编码7个不同的氨基酸序列。流式细胞仪分析挑选的单克隆和抗体基因库,均检测到全长抗体在293T细胞表面的表达,理论上抗体库中可表达的抗体多样性可以达到109。结论以0.8μg总RNA为模板,通过RT-PCR扩增,成功构建SLE儿童特异性全长人抗体基因库,并在293T细胞表面成功展示SLE儿童个体抗体库中的全长抗体,为进一步研究SLE儿童自身抗体的特点及自身抗体在SLE发病机制中的作用及临床应用打下良好基础。

VIR576通过与TCR跨膜区结合抑制抗原特异性T细胞活化

目的探讨抗HIV多肽VIR576抑制抗原特异性T细胞活化的作用机制。方法OVA体外刺激分离的DO11.10小鼠抗原特异性T细胞,CCK-8法检测VIR576对其活化的影响。采用溶血试验、溶血抑制实验、荧光结合法等方法检测VIR576与TCR跨膜区序列(TCR-TMD)之间的相互作用。结果体外实验显示,VIR576能逆转HIVgp41融合多肽(FP)介导的抗原特异性T细胞活化,并且其自身也能抑制抗原特异性的T细胞活化(P<0.05)。溶血试验、溶血抑制实验、荧光结合法等方法证实,VIR576能与TCR-TMD特异性结合。结论VIR576对T细胞活化的作用是TCR依赖性的,通过与TCR-TMD结合抑制抗原特异性T细胞活化。VIR576兼具抑制HIV进入和抗原特异性T细胞活化的特性,可望作为预防HIV性传播的杀微生物剂进行研究。

预防HIV感染的生物医学技术研究领域的投资趋势

监测、跟踪和分析HIV疫苗和杀微生物剂资源跟踪工作组2009年7月发布的最新研究资讯显示,在预防HIV感染的生物医学技术领域投资中,HIV疫苗研究最受重视,其次是杀微生物剂,再次是HIV暴露前预防。该领域最主要的投资者是美国政府和比尔与梅琳达盖茨基金;在HIV疫苗研究中,美国政府2008年显著地增加了疫苗开发前的基础研究经费投入,同时急剧削减了临床前研究的经费。在HIV疫苗上市还比较遥远的背景下,杀微生物剂研究的投入经费呈上升趋势,国际社会对以现有的抗逆转录病毒药物为基础的候选杀微生物剂的研究兴趣增加。HIV暴露前预防研究的经费投入呈上升趋势,被测试的药物是精选的抗逆转录病毒药物,通过Ⅲ期临床研究的可能性较大,该类药物的新用途具有商业潜力。

HIV-1 CRF07_BC毒株gp41 NHR结构域N51的表达及结构分析

目的对来源于HIV-1中国流行株CRF07_BC的包膜糖蛋白gp41 NHR结构域的N51进行表达和结构及抗原性分析。方法运用重叠延伸PCR方法扩增出N51Fd基因,将其插入真核表达载体pFUSE-hIgG1-Fc2,并进行核苷酸序列测定。利用生物信息学软件、圆二色谱法、免疫印迹法对表达的N51FdFc-BC重组蛋白进行结构和抗原性分析。结果成功构建pFUSE/N51Fd-BC表达载体,并在真核表达体系实现了目的蛋白的高效表达。免疫印迹结果显示该重组蛋白大小约为35 000,可与抗HIV-1 gp41 N/C多肽的抗体反应。生物信息学分析显示N51FdFc-BC重组蛋白相对分子质量为34 315.1,等电点PI为7.59,且形成了无规则卷曲结构,易于与抗体反应,可作为抗原。圆二色谱的分析与生物信息学软件预测的结果一致。结论N51FdFc-BC重组蛋白具有无规则卷曲结构,可适合作为HIV-1亚单位疫苗的免疫原。

艾滋病和眼部并发症(英文)

采用高效抗逆转录病毒疗法(HAART)后,由于免疫功能恢复和机会性感染的减少,极大地改变了艾滋病毒(HIV)感染者眼部疾病的病程及病史。然而,即使在HAART时代,眼部并发症仍然是艾滋病的临床特征之一,在发展中国家中尤其如此,而绝大多数HIV阳性病患者生活在发展中国家或地区。由于缺乏检验设备和经验、卫生条件差、微生物环境不同及缺乏有效的治疗,生活在发展中国家和地区的HIV感染者眼部并发症的特征与发达地区的艾滋病患者大不相同。因此,治疗发展中国家和地区HIV感染者的眼部并发症,具有更大的挑战性。此外,成人和儿童艾滋病患者眼部并发症也是不同的。与此同时,HAART的副作用也给眼部并发症带来了新的危险因素。所以,相关的研究应给予更多的关注。

HIV相关痴呆的发病机制及药物治疗靶点

随着艾滋病（acquired immune deficiency syndrome,AIDS）的全球性暴发流行,HIV相关神经系统功能障碍,主要为HIV相关痴呆（HIV-associateddementia,HAD）和更加严重的HIV相关神经认知紊乱（HIV-associated neurocognitive disorders,HAND）,逐渐被人们所认识并研究。HAD为艾滋病晚期的一种神经系统并发症,病人表现为认知和行为功能障碍、性格改变、短期记忆丧失等。目前认为,HAD将在全球范围内成为40岁左右人群痴呆的主要原因,并成为艾滋病患者一个重要的独立死亡因素,从而带来系列的社会问题。虽然高效抗逆转录病毒治疗方法（highly active antiretroviral therapy,HAART）在临床上的广泛应用使HAD的发病率有所下降,

基于中国HIV-1 CRF01_AE重组亚型gp41 NHR结构域亚单位疫苗的研究

目的:构建基于中国HIV-1 CRF01_AE重组亚型包膜糖蛋白gp41 NHR结构域N51的亚单位疫苗,并进行免疫原性研究。方法:设计4条引物,运用重叠延伸PCR方法扩增出N51Fd基因,将其插入真核表达载体pFUSE-hIgG1-Fc2,构建重组质粒pFUSE/N51Fd并进行序列测定。Western blot法检测N51FdFc-AE重组蛋白的表达。用纯化蛋白免疫BALB/c小鼠后,ELISA法检测小鼠的抗体反应。结果:成功构建了pFUSE/N51Fd重组质粒,N51FdFc-AE重组蛋白在真核体系获得了高效表达,Western blot结果显示在相对分子质量(Mr)35 000处有目的蛋白条带。小鼠抗血清能特异性识别源于gp41 NHR的抗原,效价高达1∶102 400,平均效价为1∶51 200。结论:改造后的亚单位疫苗能有效激活机体的免疫响应,可用于HIV候选疫苗的研发。

靶向包膜蛋白的HIV进入抑制剂非感染性定量筛选方法的研究

目的 HIV包膜蛋白能介导细胞与细胞之间的融合,本项目旨在建立一种靶向包膜蛋白的HIV进入抑制剂非感染性定量筛选方法。方法将表达包膜蛋白gp120/gp41和Tat等HIV蛋白的HL2/3细胞与表达CD4和由HIV长末端重复片段(LTR)启动的β-半乳糖苷酶的HeLa-CD4-LTR-β-gal细胞混合,采用氯酚红β半乳糖苷(CPRG)为显色底物检测β-半乳糖苷酶的表达。用特异性的HIV进入抑制剂对检测方法进行验证。结果 HL2/3细胞与HeLa-CD4-LTR-β-gal细胞共育不能形成合胞体,但二者能发生膜融合,导致效应细胞表达的Tat蛋白与靶细胞中LTR结合,启动β-半乳糖苷酶的表达。CPRG方法能灵敏地检测细胞中β-半乳糖苷酶的含量。特异性的HIV进入抑制剂能够抑制β-半乳糖苷酶的表达,且具有剂量依赖性。结论这一非感染性定量的方法能客观定量地筛选作用于HIV进入阶段的抗HIV药物,且操作方便、廉价、无感染性,用于天然和合成来源的小分子抗艾滋病药物的筛选。

中东呼吸综合征冠状病毒及其疫苗和特异性药物的研发

中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)是引起MERS的病原。本文就MERS-CoV的分类、特性、决定宿主特异性的分子结构及其疫苗研究状况和特异性药物研究进展等方面进行综述。

哺乳动物细胞表面展示人源HIV特异性全长抗体库的构建

目的构建人源的HIV特异性全长抗体基因库并获得可稳定展示全长抗体的哺乳动物细胞库。方法提取HIV患者外周血淋巴细胞的总RNA,采用RT-PCR的方法扩增抗体重链可变区(VH)基因,插入哺乳动物细胞表达载体pDGB4,转化感受态大肠杆菌TOPO-10,构建抗体基因库,随后将抗体库的质粒DNA稳定转染FCHO细胞,获得可稳定展示全长抗体的细胞库,用流式细胞仪分析全长抗体在FCHO细胞表面的表达。结果本研究以少量外周血淋巴细胞RNA为来源,构建了库容量为7.77×104的全长抗体基因库;将基因库的质粒DNA稳定转染FCHO细胞后,获得了可稳定展示全长抗体的细胞库;经流式细胞仪分析,有67%的细胞表面可表达可被检测到的全长抗体。结论本研究构建了人源的HIV特异性全长抗体基因库并获得可稳定展示全长抗体的哺乳动物细胞库,为治疗HIV感染的特异性抗体的筛选打下了基础。