Cell | 疟疾疫苗新启示：自然感染引发罕见强效RH5中和抗体

疟疾是一种由疟原虫引起的致命疾病，长期以来一直是全球公共卫生的重大挑战。尽管已有一些针对疟疾的疫苗和药物，但疟原虫的复杂生命周期和变异能力让防治仍然充满挑战。特别是针对疟原虫血阶段的疫苗开发，由于其在感染红细胞过程中的关键抗原RH5的多变性和隐蔽性，一直难以取得突破。因此，研究自然感染和疫苗接种后人体产生的针对RH5的抗体反应，对于设计更有效的疟疾疫苗具有重要意义。

来自美国国立卫生研究院（NIH）的Joshua Tan团队联合多个课题组，在Cell (IF=45.5) 上发表最新研究成果，对自然感染和疫苗接种后的针对疟疾疫苗候选物RH5的抗体反应进行深入分析。研究揭示疟疾自然感染可以诱导出罕见但强效的中和抗体，这些抗体靶向的蛋白位点与强效疫苗诱导的抗体相同。这些结果表明，自然疟疾感染可能增强RH5疫苗诱导的免疫反应，并为下一代RH5疫苗的开发提供了明确策略。Beacon®单细胞光导系统被应用于从感染和疫苗接种的患者PBMC中筛选出186个RH5单克隆抗体。

主要研究结果

1自然疟疾感染能够诱导出罕见的、针对RH5的强效中和抗体

研究者希望通过分离RH5特异性抗体，对反应的质量进行深入分析。选择了四位血清RH5 IgG含量较高的感染者的PBMC。为了比较自然感染和疫苗接种产生的抗体差异性，五位未经感染的RH5疫苗接种者的PBMC也同时采集。通过在384或96孔板内对记忆B细胞分别使用饲养细胞和布鲁克的激活试剂进行激活，再在Beacon®单细胞光导系统上对阳性细胞群体中的抗体分泌细胞进行抗体筛选。最终，研究者从疫苗接种者体内分离出164个RH5特异性IgG抗体（筛选13.5万个IgG+B细胞），但是从自然感染者体内只分离得到22个（筛选1440万个IgG+ B细胞）。通过对这186个抗体进行GIA分析发现，大部分自然感染者体内分离出的抗体都无中和能力，但是其中有两个抗体具有强效的中和能力（图1）。

图1 .疟疾自然感染引发罕见但强效RH5中和抗体

2自然感染诱导的RH5特异性单克隆抗体大多靶向非中和表位

研究者对166个分离出的mAb进行表位分析，并鉴定出7个重要抗原表位。那些靶向RH5顶部（bins I-III）主要为中和抗体，靶向中间部分（bin VII）的部分具有中和功能，而所有靶向底部（bin IV-VI）的mAb不具中和能力。而自然感染人群分离出的抗体大部分靶向非中和表位。（图2）

图2. 自然感染诱导的RH5特异性单克隆抗体大多靶向非中和表位

3强效的RH5特异性mAb使用多种VH基因

对中和抗体的序列分析显示，高效的RH5特异性mAb使用了多样化的重链可变区（VH）基因，且具有分散的克隆特征。这意味着这些抗体来源于不同的B细胞克隆，它们通过不同的遗传途径获得了针对RH5的强效中和能力。这种多样性和克隆分散性对于疫苗设计具有积极意义，因为这意味着疫苗有潜力在不同遗传背景的人群中诱导出有效的免疫反应。

小 结

本研究通过对自然疟疾感染和疫苗接种后产生的RH5特异性单克隆抗体的深入分析，揭示了即使在反复感染的情况下，人体对RH5的B细胞反应仍然较弱，但能够产生罕见且强效的中和抗体。这些发现不仅为理解疟疾的免疫保护机制提供了新的视角，而且对于指导下一代RH5疫苗的设计具有重要意义，尤其是在如何更有效地激发针对关键表位的保护性抗体反应方面。此外，研究还发现自然感染和疫苗接种可以诱导出结构和功能上极为相似的“镜像”抗体，这表明疫苗接种能够模拟自然感染中的保护性免疫反应，为疫苗的广泛适用性和效果提供了乐观的预期。

分离单克隆抗体对疫苗开发的重要意义

Beacon®单细胞光导系统让研究者能够从自然感染和疫苗接种的个体中高效地筛选和识别出RH5特异性的单克隆抗体。评估和比较自然感染和疫苗接种后产生的抗体的差异，对后续优化疫苗设计和提高疫苗效果具有重要的指导意义：

01识别保护性抗体

通过分析感染患者和疫苗接种者体内的抗体，研究人员能够识别出那些能够有效、具有保护性的中和抗体。从而能够分析出关键抗原表位，为疫苗设计提供重要靶点。

02指导疫苗设计

了解这些抗体的特性，包括它们结合的抗原表位和中和机制，可以帮助科学家设计出能够诱导出类似保护性抗体反应的疫苗。

03评估疫苗效果

通过比较自然感染和疫苗接种后产生的抗体库，研究人员可以评估疫苗是否能够诱导出与自然感染相似或更优的免疫反应。这有助于判断疫苗的潜在效果，并为疫苗的进一步改进提供依据。