[发明专利]人源HIV抗体的Fab片段及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种人源HIV抗体的Fab片段及其编码基因与应用。

背景技术

获得性免疫缺陷综合征(Acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)简称艾滋病，是由人免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)感染引起以T细胞免疫功能缺陷为主的综合征。自1981年发现艾滋病以来，全球感染人群超过6000万，其中约2500万已经死亡。新的感染人数和死亡人数逐年增加。据WHO估计，现在每天就有1.6万新发感染；推测十年后大约有1亿人感染，这无疑将是人类社会的一大灾难。我国HIV感染已从播散期进入快速增长期，现有感染者约70万人，其中艾滋病病人8万余例。在云南、河南、新疆等省份，HIV感染已出现流行趋势。虽然目前我国HIV感染者占总人口的比例很低，但绝对感染人数在亚洲居第二位，在全球居第十四位(WHO)。因此，大力开展艾滋病防治已成为当务之急。如果防治措施不力，必将对我国的人口健康和社会发展产生巨大的影响。疫苗是预防“世纪瘟疫”艾滋病的最好的手段，但二十多年来，还没有一个HIV疫苗的临床方案被证明有效。在今后相当长的一段时期内，有效的HIV疫苗恐难有重大突破。抗AIDS药物的开发对于人类的健康与社会的发展有着重要意义。随着高效逆转录疗法(highly activeanti-retroviral therapy，HAART)，也称鸡尾酒疗法引入艾滋病的治疗以来，HIV-1感染者的预期寿命得到延长。然而，HIV-1并不能被彻底地从病人的免疫系统中清除，病人必须终身用药。由于HIV-1基因组为RNA，病毒不断产生变异，在药物的选择压力下，产生大量耐药毒株，导致已有的用药方案失去作用。此外，长期用药对病人会产生严重的毒副作用，并给其带来沉重的经济负担。目前的形势下，有效的抗AIDS药物，尤其是抗现有耐药株药物的开发也十分迫切。因此，大力研究HIV-1感染以及诱导机体免疫应答的分子机制，尤其是HIV中和抗体的产生机制及其在艾滋病治疗、预防以及诊断中的应用，是当前重大的科学问题。

HIV-1进入靶细胞的过程主要由包被糖蛋白gp160介导。该蛋白由表面亚基gp120和跨膜亚基gp41通过非共价键连接。在天然状态下，gp160为三聚体，其中三分子的gp120形成一个球状复合物，而三分子gp41则象三个脚，插入病毒包膜内。在HIV感染靶细胞过程中，gp120主要功能是与受体CD4分子和辅助受体(趋化因子受体CCR5或CXCR4等)结合，而gp41分子主要介导病毒和细胞的膜融合。HIV包膜蛋白不但介导病毒感染靶细胞的过程，同时也是诱导中和抗体反应的关键蛋白。艾滋病疫苗失败的一个主要的原因是以往所设计的各种疫苗免疫原都不能诱导有效的HIV中和抗体。深入研究HIV感染免疫应答的分子基础，尤其是中和抗体的分子机制，并据此改造免疫原以诱导中和抗体，是当前艾滋病疫苗设计的重点策略。尽管HIV自然感染不能诱导保护性免疫，但一些感染者的血清(多克隆抗体)却具有中和不同亚型的广谱中和活性，说明HIV本身具有保守的中和抗体表位。过去几年对先前分离的几个广谱中和单克隆抗体(b12，2G12，2F5，4E10)进行了结构解析，证实它们识别包膜蛋白gp120或gp41上相对保守的抗原结构，主要阻断受体结合和膜融合过程。因此，HIV中和抗体也被认为是“天然的”的病毒进入抑制剂，动物攻毒实验和病人治疗的临床实验皆证实被动免疫具有显著的预防和治疗效果。因此，深入研究HIV中和抗体免疫应答的分子机制，筛选和设计可以诱导中和抗体的疫苗抗原，具有极其重要的理论意义和应用价值。

目前已知的中和抗体都是针对包膜蛋白。如单克隆抗体IgG-b12和2G12作用于包膜蛋白的gp120亚基，可以阻断病毒与受体的结合，而4E10和2F5则作用于gp41亚基，主要是通过阻断病毒细胞膜融合过程而发挥中和作用。由于近年艾滋病疫苗研究的不断失败，国际社会对HIV中和抗体的研究投入极大的热情，期望通过分离和鉴定新的病毒中和抗体，解析它们的作用抗原表位，为设计艾滋病疫苗提供新线索。比如，近期发现了具有很好病毒中和活性的人源单克隆抗体VRC01、VRC02、VRC03、PG9和PGI6等。广谱高效的HIV中和抗体不但可以指导疫苗设计，而且具有可能的治疗和预防作用，对HIV感染的诊断也具有重要的意义。