登革热（Dengue）是一种由蚊子传播的病毒性感染，全球每年约有4亿人感染，其中约四分之一的患者会出现症状。随着气候变化和城市化进程，登革热的传播范围正在扩大，甚至威胁到美国南部、澳大利亚和南欧等地区。更令人担忧的是，登革热的二次感染往往比初次感染更为严重，甚至可能导致致命的登革出血热（Dengue Hemorrhagic Fever）。

那么，有没有一种方法能够有效对抗这种病毒呢？科学家们从登革热患者的血液中发现了一类新型抗体，它们不仅能广泛中和不同血清型的登革病毒，还能在极低浓度下完全抑制病毒的活性。加州大学洛杉矶分校（UCLA）的周正洪教授团队通过冷冻电镜技术（Cryo-EM），揭示了该类抗体的原子级结构，为研制未来的登革热疫苗提供了关键线索。该文章于2014年12月5日发表在《Nature Immunology》上。

登革病毒（Dengue Virus, DENV）有四种不同的血清型（DENV-1、DENV-2、DENV-3和DENV-4），它们的氨基酸序列差异约为30%-35%。感染一种血清型后，人体会产生对该血清型的终身免疫，但对其他血清型却无能为力。更糟糕的是，二次感染时，病毒可能会利用一种称为“抗体依赖性增强”（Antibody-Dependent Enhancement, ADE）的机制，使得病情更加严重。

ADE的机制是这样的：初次感染后产生的抗体虽然能识别二次感染的病毒，但无法完全中和它。这些抗体会像“特洛伊木马”一样，帮助病毒进入免疫细胞（如单核细胞或巨噬细胞），导致病毒大量复制，病情加重。

为了深入理解人体如何对抗登革热病毒，研究人员分析了来自七名住院患者的血样，从中分离出145种不同的人源性单克隆抗体（mAbs）。这些抗体能够识别登革热病毒的E蛋白，显示出它们具有广泛的血清型反应性。简而言之，这些抗体不仅能识别不同类型的登革热病毒，还能有效中和病毒，甚至能在低皮摩尔浓度下发挥作用。

登革热病毒的外壳由180个E蛋白单体组成，这些E蛋白通过二聚体形式连接，构成病毒表面光滑的糖蛋白外壳。为了找出这些抗体具体识别的病毒结构区域，研究人员使用了病毒样颗粒（VLPs），并通过一系列的实验确定了抗体的结合位点。

有趣的是，这些抗体不仅对病毒表面暴露的部分E蛋白有反应，而且能够识别一种此前未被发现的特殊表位——包膜二聚体表位（EDE）。EDE表位位于病毒外壳的二聚体界面上，与病毒的感染性密切相关。该发现为开发针对登革热的疫苗提供了重要线索。

在抗体的进一步筛选过程中，研究人员还发现了EDE的两种亚型：EDE1和EDE2。它们分别在E蛋白的不同区域起作用，表现出不同的免疫反应。这一发现帮助科学家们更加深入地了解了登革热病毒如何利用其E蛋白进行感染。

通过对这些抗体进行中和实验，研究人员发现，不仅FLE抗体（针对病毒融合环）能够有效抑制病毒，EDE抗体也表现出了强大的中和效力。特别是EDE2抗体（如747(4)B7）对四种登革热血清型均有广泛的中和作用，证明它们具备作为疫苗靶点的潜力。

DENV通常在两种不同类型的宿主细胞中生产：一种是昆虫细胞（如C6/36细胞），另一种是人类细胞（如单核细胞衍生的树突状细胞DCs）。这两种宿主细胞产生的病毒在抗原性上存在差异，可能影响抗体的中和能力。为此，研究人员比较了在这两种细胞中产生的DENV-2病毒的中和效果。

研究发现，EDE1和EDE2类型的抗体对由树突状细胞（DC-DENV）生产的病毒具有显著的中和作用，甚至有些抗体能够完全中和病毒（见图5）。相比之下，FLE类型的抗体则未能有效中和DC-DENV，即使在高浓度下也无法完全抑制病毒（见图5和图6）。这些结果表明，EDE类型的抗体在控制登革热病毒感染方面具有明显的优势，尤其是在病毒已经进入哺乳动物宿主的情况下。

DENV病毒的成熟度对抗体的识别至关重要。研究人员分析了不同成熟度的DENV病毒（包括由昆虫细胞、293T细胞、LoVo细胞等生产的病毒）与抗体的结合情况，重点研究了prM蛋白（病毒前体膜蛋白）在病毒粒子中的含量。

结果表明，EDE抗体能够有效结合含有不同成熟度病毒粒子的病毒，无论是未成熟的（如C6/36-DENV），还是几乎完全成熟的（如DC-DENV）。这表明，EDE抗体不仅能够识别成熟病毒，还能够与部分未成熟的病毒粒子结合，从而有效中和病毒（见图7）。与之相反，FLE抗体在未成熟病毒粒子中的结合效率较低，这进一步证明了prM在抗体识别中的重要作用。

抗体依赖性增强（ADE）是指在二次感染中，初次感染产生的抗体可能通过Fc受体促进病毒进入免疫细胞，从而加重疾病。为了评估EDE抗体的ADE风险，研究人员在实验中测试了EDE抗体在低浓度下是否会促进DENV的感染。

结果表明，EDE抗体引发的ADE效应明显低于FLE抗体。EDE抗体在二次感染中的增强作用大约比FLE抗体低四到八倍，这表明EDE抗体在防止ADE方面具有优势（见图8）。因此，EDE抗体的低ADE风险使其成为登革热疫苗开发的有力候选。

通过这项研究，研究人员发现EDE类型的抗体在抗DENV中表现出显著的优势。EDE抗体不仅能够有效中和由昆虫细胞和树突状细胞产生的病毒，还能减少抗体依赖性增强（ADE）的风险。因此，EDE抗体有望成为开发登革热疫苗的关键工具，尤其是在应对疫苗可能引发的ADE风险方面。

未来的研究可能会集中在优化EDE抗体的生产和应用，以更好地保护人类免受登革热病毒的侵害。此外，随着病毒成熟度和抗体结合机制的深入研究，科学家们将能更好地设计出能够有效对抗多种病毒株的疫苗。

鑫研微末团队在生物大分子及其复合体的三维结构解析方面具有技术领先、经验丰富的优势。我们采用先进的冷冻电镜和冷冻电子断层扫描技术，能够在原子级分辨率下精确解析多种生物大分子的三维结构，为疫苗研制和生物技术应用提供了全新的视角。团队的技术实力和前沿的研究方法使我们能够深入探索细胞生物学的未解之谜，推动登革热疫苗研发的突破性进展。

如果您对特定研究领域感兴趣，欢迎通过微信公众号搜索 “Cryo-EM”、“膜蛋白”、“纳米颗粒”等关键词，查阅我们过往发布的相关文章。

您还可以添加我们的研究助理，以便进行更详细和具体的咨询。我们将竭诚为您提供帮助。