HIV--1广谱中和抗体PGT135的结构和识别的抗原表位研究

摘要

人类免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus，HIV)分为HIV-1与HIV-2。绝大多数HIV感染是由HIV-1造成的，并且90％以上的HIV-1感染者会在10-12年内发展成为艾滋病。HIV-1极易在感染过程中发生突变，逃逸人体免疫系统的监控，通过疫苗诱导HIV-1广谱中和抗体的产生是很困难的，因此设计保护性HIV-1疫苗一直是人类的梦想。尽管抗病毒药物在治疗HIV-1方面取得了显著的成果，但目前还没有疫苗能有效地预防和控制HIV-1感染。HIV-1自然感染过程中，会产生广谱中和抗体，近年来分离的VRC01类抗体、PT系列和PGT系列抗体能中和目前世界范围内流行的大多数毒株，尤其是VRC01类抗体能中和90％以上的世界流行株。但HIV-1广谱中和抗体，在HIV-1感染后数月甚至1-2年后才会产生。HIV-1自然感染过中，广谱中和抗体产生相对比较滞后，因此不能有效地清除体内感染的HIV-1病毒。最近，人们通过结构生物学的方法，研究HIV-1广谱中和抗体与HIV-1膜蛋白gp120或者gp41复合物的结构，对HIV-1广谱中和抗体以及这些抗体所识别的HIV-1膜蛋白的保守性表位有了更加深入的了解。了解HIV-1广谱中和抗体以及这些抗体所识别的抗原表位，有助于HIV-1疫苗的研究。我们可以根据HIV-1广谱中和抗体的表位进行HIV-1疫苗的免疫原设计，同时也可以将HIV-1广谱中和抗体用于被动免疫。 本文选取HIV-1广谱中和抗体PGT135进行研究，对已有的PGT135抗体基因进行密码子优化，在293T细胞中进行抗体的大量表达和纯化，对PGT135进行晶体结构解析;检测PGT135抗体对HIV-1假病毒中国流行株的中和敏感性;用酵母展示随机抗原片段库，筛选PGT135抗体所识别的抗原表位;用酵母展示抗原随机突变库，筛选PGT135抗体所识别的抗原表位的重要氨基酸位点，用假病毒中和抑制实验验证PGT135抗体所识别抗原表位中的关键性位点;表达PGT135抗体所识别的抗原表位片段，通过筛选人类非免疫的单链抗体(single chain fragments variable，scFvs)酵母库，寻找与PGT135抗体类似的HIV-1广谱中和抗体。 通过解析PGT135抗体的晶体结构，发现PGT135抗体比VRC01类抗体的重链有较长的互补决定区(complementarity determining region，CDRH3)，可能对这类抗体识别隐蔽的糖基化位点有一定的帮助;PGT135抗体对HIV-1中国流行株病毒大多数有中和抑制作用;用酵母展示抗原随机突变库，筛选出PGT135抗体的抗原表位在HIV-1膜蛋白gp120的V3 loop区和V4 loop区之间;利用酵母表面展示抗原随机突变库，筛选出PGT135抗体所识别的重要氨基酸位点。用假病毒中和抑制实验，验证了HIV-1膜蛋白上仅仅一个糖基化位点的改变，就可以改变抗体对HIV-1的中和敏感性。用昆虫细胞表达的PGT135识别的抗原表位，从人类未免疫的scFvs，筛选出对PGT135抗体表位的抗原片段有结合能力的抗体。 对HIV-1广谱中和抗体PGT135晶体结构的解析以及它所识别的抗原表位研究，可以为HIV-1疫苗的设计提供帮助。可以将PGT135抗体所识别的表位用于设计HIV-1疫苗的免疫原，也可以将PGT135用于被动免疫中疫苗的设计。

目录

摘要

第1章 引言

1．1 HIV-1广谱中和抗体的分离

1．2 HIV-1广谱中和抗体的识别表位

1．3 目前利用中和抗体表位诱导广谱中和抗体产生的方法

1．4 HIV-1广谱中和抗体的结构特征

1．5 如何诱导有效的HIV-1中和抗体

1．6 体细胞突变产生HIV-1广谱中和抗体

1．7 产生HIV-1广谱中和抗体的初始B细胞库

1．8 HIV-1广谱中和抗体在被动免疫方面的应用

1．9 HIV-1广谱中和抗体用于疫苗设计需要面临的问题

1．10 本文的研究目的、技术路线与研究意义

第2章 实验材料和方法

2．1 引言

2．2 实验材料

2．3 实验方法

第3章 实验结果

3．1 PGT135抗体对HIV-1假病毒中国流行株的中和敏感性检测

3．2 PGT135抗体晶体结构解析

3．3 用酵母展示系统筛选PGT135抗体识别的抗原表位

3．4 筛选PGT135类似的HIV-1广谱中和抗体

3．5 免疫PGT135类似的HIV-1广谱中和抗体

3．6 刺激B细胞产生PGT135相类似的HIV-1广谱中和抗体

讨论

结论

参考文献

致谢

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