HIV-1精英中和者中鉴定出具有超广谱中和活性的CD4结合位点抗体04_A06为艾滋病预防与治疗提供新策略

本期《Nature Immunology》报道了一项针对HIV-1精英中和者的大规模单B细胞分析研究。研究人员通过功能筛选从32名精英中和者中鉴定出靶向CD4结合位点的广谱中和抗体04_A06，该抗体对多亚型假病毒表现出极高中和广度（98.5%）和效力（GeoMean IC50=0.059 μg ml-1）。结构分析揭示其重链FRH1区11个氨基酸插入介导了相邻原聚体结合，动物实验证明其能完全抑制病毒复制并克服经典逃逸突变。该研究为HIV-1预防和治疗提供了新的候选抗体。

艾滋病病毒（HIV-1）的疫苗研发和治疗方法长期面临病毒包膜（Env）高度变异和快速逃逸的挑战。虽然广谱中和抗体（broadly neutralizing antibodies, bnAbs）能够抑制病毒血症并预防感染，但其临床应用受限于病毒多样性。特别是靶向高度保守的CD4结合位点（CD4 binding site, CD4bs）的抗体，虽然具有治疗潜力，但病毒易通过关键位点突变（如gp120 N279K/A281T）产生耐药性。因此，发现具有更广中和谱和更强抗逃逸能力的新型bnAbs成为当前研究的重点。

为解决这一问题，由德国科隆大学Florian Klein教授和加州理工学院Pamela J. Bjorkman教授共同领导的研究团队，对全球2354名HIV-1感染者中的32名精英中和者（elite neutralizers）进行了大规模单B细胞功能筛选，成功鉴定出一种具有非凡中和活性的CD4bs抗体04_A06。该研究成果于2025年10月6日发表在《Nature Immunology》杂志。

研究团队首先通过血清中和活性筛选出32名精英中和者，采集血液样本并分选HIV-1 Env特异性记忆B细胞。通过单细胞PCR技术扩增抗体基因，共获得831个单克隆抗体并进行功能验证。关键实验技术包括：单B细胞分选与抗体基因扩增、假病毒中和实验（使用多亚型病毒面板）、冷冻电镜（cryo-EM）结构解析、深度突变扫描（DMS）分析逃逸突变、人源化小鼠模型评估体内抗病毒效果，以及药代动力学建模预测预防效力。样本来源于德国、坦桑尼亚、尼泊尔和喀麦隆的多中心队列。

Large-scale profiling of HIV-1 neutralizers reveals new bnAbs

研究人员通过对32名精英中和者的B细胞受体进行测序分析，发现中和抗体（nAbs）具有更长的CDRH3区域、更高的VH基因突变频率，且优先使用VH5-51、VH1-69-2和VH3-43基因片段。从 donor EN02 中分离出的抗体表现出最广的中和谱。

Phylogenetic analyses reveal coexistence of distinct bnAbs to the CD4bs

系统进化分析显示， donor EN02 体内存在三个遗传不同的B细胞克隆（克隆7、9、11），均靶向CD4bs但具有不同的插入突变。其中克隆9成员04_A06在FRH1区具有11个氨基酸插入，使其能够克服经典逃逸变异。

04_A06 has remarkable breadth and potency

04_A06对337株假病毒参考株的中和广度达98.5%（GeoMean IC₅₀=0.059 μg ml^-1），对50株复制 competent 分离株的中和广度达94%。特别值得注意的是，它对35株VRC01耐药病毒株的中和广度达到77%。

Eleven-amino-acid insertion enables CD4bs and adjacent protomer binding

冷冻电镜结构揭示04_A06通过FRH1区的11个氨基酸插入与相邻gp120原聚体上的高度保守残基（K207、H66、H72）相互作用，这种独特的结合模式解释了其广谱中和活性。未结合状态的04_A06 Fab晶体结构显示其CDRH1呈预组织化构象，降低了结合熵罚。

04_A06 restricts escape and fully suppresses viremia in vivo

在人源化小鼠模型中，04_A06单药治疗可完全抑制病毒复制长达12周，且未检测到逃逸突变。相比之下，VRC01和VRC07治疗组均出现病毒反弹。04_A06还能有效抑制经VRC01预处理后产生的耐药病毒。

In silico analyses predict potential of 04_A06 for prevention

04_A06对AMP试验中的传播病毒株表现出高效中和活性（对 placebo 组病毒中和广度100%）。药代动力学模型预测，其半衰期延长变体04_A06LS的单次给药可提供93.1%的预防效力（PE），显著优于VRC01的23.3%。

研究结论表明，04_A06通过其独特的结构特征实现了对HIV-1的近乎泛中和活性，特别是其重链插入介导的相邻原聚体结合模式为抗体工程设计提供了新思路。该抗体不仅能有效抑制敏感病毒，还能克服VRC01类抗体的典型逃逸突变，在动物模型中实现了长期病毒抑制。基于其对流行毒株的高效中和活性和良好的药代动力学特征，04_A06有望成为HIV-1预防和治疗的新一代候选抗体。

这项研究的重要意义在于：首先，它展示了大规模单细胞筛选在发现超强中和抗体方面的价值；其次，结构生物学研究揭示了抗体与病毒包膜的新型相互作用模式；最后，临床前数据支持04_A06作为预防和治疗药物的开发潜力，特别是为结束艾滋病大流行提供了新的生物医学工具。