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戊型肝炎由戊型肝炎病毒(Hepatitis Evirus,HEV)引发,是全球范围内急性病毒性肝炎的最主要诱因之一。早期的研究认为HEV主要在卫生条件差的发展中地区通过水源传播引发大规模的爆发性流行。近年来大量的证据支持HEV同时还是一种人兽共患疾病,3、4基因型HEV被广泛发现于人以外的多种非灵长类哺乳动物身上,家猪是其最主要的动物宿主及传播载体。HEV无论是在发展中国家还是发达国家都越来越成为一项重要的公共卫生问题。
HEV衣壳蛋白作为病毒外表面上最主要组分广泛参与了HEV的宿主识别、感染、致病、以及诱导宿主的免疫应答等许多过程,在其中发挥了重要的作用。但由于长期缺乏有效的细胞及小动物研究模型,以及人们对HEV的认识与关注度的不足,使得存在于HEV衣壳上的免疫与中和的表位基础、HEV呈现单一血清型的表位基础以及不同基因型间宿主嗜性与流行差异的分子基础等重要分子机制一直未能得到阐明。2009年以来研究者们成功的解构了多个不同基因型的HEV衣壳蛋白晶体,成功展示出了HEV衣壳的表面结构。但如何建立起直观结构与功能之间的联系,发现HEV衣壳上的功能区域,也随之成为探索HEV免疫、感染与流行过程中诸多分子基础的关键命题。
本论文建立了广泛识别HEV衣壳表面结构的单抗盘,并以单抗作为工具深入研究了HEV衣壳表面表位区与其所行使的功能之间的联系。
首先本研究创新性的将统计学聚类分析应用于单抗盘识别表位的分析上,发现HEV衣壳外表面上至少存在4个相对独立的表位区。并通过抗原基因改造、抗原反应检测、病毒反应检测、类病毒颗粒(Virus-like particle,VLP)细胞模型、病毒细胞模型以及恒河猴感染模型等,对识别各表位区的代表性单抗的反应性、中和活性以及对氨基酸变异的敏感性等性质进行了深入分析,揭示了4个表位区在HEV衣壳表面的位置以及各它们在病毒免疫及感染过程中所发挥的重要作用。
4个表位区域中3个为构象性表位区(C1、C2及C3),定位于a.a.459-606所形成的构象结构上,1个为线性表位区(L)定位于a.a.403-457之间。
C1表位区跨越范围较广,相对位置上处于C2与C3表位区之间,其覆盖位点以二聚体界面处的a.a.542、a.a.553、a.a.564及a.a.606为核心向两翼延伸。识别该表位区的代表性单抗8G12对不同基因型HEV均有良好的反应性,并在细胞模型上展现出对不同基因型HEV的很好的中和活性。该表位区所包含的单抗识别位点很有可能是HEV只具有一个血清型,以及戊肝疫苗对不同基因型HEV均有良好保护性的分子基础。
C2表位区相较于其他两个构象表位区更靠HEV衣壳内侧,其核心位点已被精确定位于a.a.512附近。本研究发现该表位区的暴露程度易受到邻近区域其他氨基酸的影响而减弱。C2表位区是一个已经被证实的中和表位区域,识别该区域的单抗对1型HEV的中和效果要明显强于4型。
C3表位区位于二聚体上靠近顶端的位置,为3/4型HEV所特有的表位区。本研究证明了该表位区的存在完全依赖于1/2型与3/4型HEV间保守差异氨基酸位点(a.a.483、a.a.490、a.a.492、a.a.497以及a.a.599)的变异,并发现该表位区的存在使3/4型HEV能够识别更为广泛的细胞受体位点。提示1/2型与3/4型HEV间在氨基酸水平上的保守性差异引发了二者从衣壳表面结构到细胞受体识别上的显著差别,并很可能最终导致了二者在宿主嗜性及流行方式上的不同。此外本研究还在L表位区上发现了新的HEV潜在中和活性表位a.a.423-437,并证明该表位为非免疫优势表位。这一发现补充了对HEV中和表位的认识,并为那些优势表位变异较大、易发生免疫逃逸的病毒(流感、HIV、HCV及HBV等)的疫苗设计展示了一条可能的思路。
综上所述,本论文将统计学聚类分析与单抗盘检测相结合,发现了位于HEV衣壳表面上的数个表位区域,并利用单抗的特殊性质找到了这些区域在HEV的免疫中和过程,以及宿主差异性识别过程中所发挥的作用。为解释HEV的单一血清型问题、疫苗广谱中和问题以及不同基因型的宿主差异问题等HEV感染与免疫中尚有待解决的重要问题提供了可能的分子机制。为研究HEV潜在免疫逃逸,实现对HEV长期有效的防控提供分子层面的理论基础。也为其他病毒的研究提供方法学及认识上的参考与借鉴。