[发明专利]一种基于进化阶段性共性HIV包膜蛋白免疫原模拟自然感染诱导广谱中和抗体的方法和用途

说明书

本发明属于生物医学技术领域，公开了基于共性基因序列的类天然免疫原序贯免疫的方法及用途，HIV‑1Env的共性基因序列为SEQ ID NO：1。本发明提供了一系列新型的Env类天然免疫原，能够在动物体内具有诱导产生针对不同HIV‑1流行株的广谱中和抗体。本发明基于HIV‑1Env共性基因序列的设计，以及在此基础上获得的稳定gp140三聚体蛋白。本发明提供了一系列基于病毒感染初期的非共性基因序列及进化过程中的共性基因序列的免疫原。相比较目前国际上其它以诱导HIV‑1广谱中和抗体为目的免疫原，本发明提供的免疫原兼具序列和结构优势，具有单独免疫诱导机体产生广谱中和活性的能力，且获得了较好的免疫结果。

技术领域

本发明属于生物医学技术领域，尤其涉及一种基于进化阶段性共性HIV包膜蛋白免疫原模拟自然感染诱导广谱中和抗体的方法和用途。

背景技术

目前，获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrome,AIDS)，即艾滋病是由人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)传播引起的重大传染性疾病，位列世界卫生组织公布的2019年全球10大健康威胁之一。性传播替代输血及静脉吸毒途径成为主要的传播方式。

目前临床上一般采用高效抗反转录病毒联合治疗法(combinationantiretroviral therapy,cART)，即鸡尾酒疗法治疗AIDS。在控制患者体内病毒载量的同时，cART也不可避免的造成了一定的副作用，同时耐药性的存在也对HIV的防治带来了巨大挑战，因此研制出能够有效预防HIV的疫苗迫在眉睫。但自从1981年首次确认HIV是AIDS的病原体以来，科研人员经过30多年坚持不懈的探索，仍然没有设计出有效的疫苗。

HIV疫苗研发面临的重大挑战首先是HIV与其它病毒相比，其遗传物质具有高度的变异性和复杂性。在病毒复制过程中，其基因组会产生大量的突变，在逆转录酶的作用下还会发生基因重组，从而导致产生大量的变异毒株。这些突变与重组造成了HIV抗原性的改变或病毒毒力的增强，进而导致研发出的疫苗难以抵御所有的突变株。其次，HIV的包膜蛋白(envelope protein,Env)是结构复杂的糖蛋白，其表面大量的糖基修饰遮挡了Env中和表位，使抗体难以对病毒进行有效的识别与清除。而在HIV疫苗的设计过程中，这些构象型的中和表位又是研制的重要靶标，以便诱导产生具有中和病毒能力的中和抗体特别是针对大多数1型HIV毒株(HIV-1)的广谱中和抗体(broadly neutralizing antibody,bNAb)。目前，已经从感染者体内分离到了多个中和广度较高的针对HIV-1Env保守性抗原表位的bnAbs。例如，现有技术利用HIV重组gp120抗原RSC3，通过单个B细胞分选技术，从HIV-1感染者体内筛选出针对gp120的CD4结合区(CD4-binding site,CD4bs)单抗VRC01，其广谱中和能力高达91％。其它一些较受关注的bnAbs还包括：CH103、PG9、PGT135、8ANC195，10E8等。然而，由于病毒Env序列的多样性，可诱导bnAb的表位暴露程度较低以及降低编码bnAb前体频率的独特遗传要求等因素，目前尚没有任何一种疫苗能够诱导机体产生针对多种难中和的HIV-1二级毒株(tier-2)的bnAbs。

为了诱导bnAbs，研究者们尝试了各种各样的办法来获得合适的免疫原。对HIV-1感染者体内bnAb的产生机制研究发现，bnAb是通过与病毒在体内共进化而产生和成熟的。这表明仅以单一病毒序列设计免疫原很难诱导出bnAb，而根据某种bnAb的进化路线，设计多个免疫原进行序贯免疫是一个相对可行的疫苗设计方案。序贯免疫是指使用一系列相关但不完全相同的免疫原进行免疫。研究表明，使用序贯免疫策略可能会使B细胞增殖的趋势由增加抗单一Env蛋白的B细胞数量转变为增加发生交叉反应性B细胞的频率。