体内注射DNA可保护恒河猴免受寨卡病毒感染

来源：BioArt

撰文 | 晶晶

图片引自：https://www.laboratoryequipment.com

寨卡病毒（Zika virus, ZIKV）是黄病毒科黄病毒属中的一种蚊媒病毒，超过20亿人具有感染该病毒的风险，因此成为全球关注的公共卫生问题。妇女在妊娠期感染ZIKV会导致新生儿出现严重的发育缺陷，包括小头畸形以及严重的认知障碍甚至死亡。成人感染ZIKV不仅能够引起格林巴利综合症，而且有文献报道该病毒能够引起睾丸损伤导致严重的雄性不育以及存在性传播的风险 【1,2】（详见BioArt此前报道：【学术快讯】高福院士组与中农李向东组在Cell发文揭示寨卡病毒感染与睾丸损伤的相关性）。然而，截止到目前临床上仍没有有效的疫苗和特异性药物来预防及治疗ZIKV感染。因此，对于高风险人群来说急需一种能够快速预防ZIKV的方法。

近年来，研究人员发现恢复期的ZIKV感染者会产生ZIKV特异性抗体并通过实验证实该抗体能够保护小鼠免受ZIKV感染 【3】。因此，单克隆抗体 （monoclonal antibodies, mAbs）成为预防ZIKV感染的重要工具。但是，由于输液时间长、剂量高以及冷链储存的限制，使用mAbs预防ZIKV将耗费大量的资金同时具有极大的挑战。然而体内输送编码mAbs的核苷酸表达载体具有很大的潜力来缓解这些关键问题，或许成为一种可能的替代方法。

2019年4月5日，美国费城Wistar研究所疫苗和免疫治疗中心David Weiner研究团队在 Molecular Therapy 杂志上发表题为In Vivo Delivery of a DNA-Encoded Monoclonal Antibody Protects Non-human Primates against Zika Virus文章，将抗ZIKV的编码单克隆抗体的DNA（DNA-encoded monoclonal antibody, DMAb）注射到恒河猴中能够有效的控制ZIKV的感染，该研究成果首次证明了体内输送核苷酸编码的抗体能够有效控制非人灵长类动物（NHPs）体内的传染病。

单克隆抗体ZK190 （mAb ZK190）是从ZKIV感染者的外周血单核细胞（peripheral blood mononuclear cells, PBMCs）中分离得到的，它结合的是ZKIV E蛋白的DIII结构域【4】。研究人员构建了能够大量表达有效的mAb ZK190的DMAb-ZK190质粒以及它的突变体DMAb-ZK190-LALA（L234A和L235A突变）。通过将其注射小鼠来测定这两种质粒在体内的稳定性，结果显示人IgG1能够持续表达10周甚至更长时间。随后，利用ELISA和Western blot 实验来证明IgG蛋白确实与ZKIV E蛋白结合。最后通过基于流式细胞术的微量中和实验（flow cytometry-based microneutralization assay）来检测小鼠血清中ZK190 和ZK190-LALA mAb在体外阻断Vero 细胞感染ZKIV的能力。随后，研究人员还发现DMAb-ZK190和DMAb-ZK190-LALA不仅能够保护IFNAR–/–小鼠抵抗致死剂量ZKIV的感染，而且能够防止IFNAR–/–小鼠在亚致死量情况下睾丸的损伤。

最后，基于小鼠模型的前提下，研究人员决定通过NHPs模型来进一步评估该方法的有效性。因为之前有文献报道，相比于ZK190-LALA来说 DMAb-ZK190对小鼠的保护效果更显著【5】。同时结合本实验数据，研究人员决定利用DMAb-ZK190开展后续实验。实验过程中，研究人员对实验组5只恒河猴连续给药3天并在10天后注射104 PFU（该剂量不会导致NHPs死亡）的ZKIV （图1A）。超过28天的监测结果发现，在注射ZKIV后DMAb-ZK190的表达范围为200至800 ng/mL（图1B）。同时研究人员观察到实验组有4/5只恒河猴体内病毒载量下降，最后一只病毒感染也有明显的延迟现象（图1D）。

         图1 DMAb-ZK190在体内保护恒河猴免受ZKIV感染情况

综上所述，DMAb-ZK190能够持续高水平的在小鼠（>10周）和NHPs（>3周）体内表达，并且能成功的保护小鼠和NHPs免受ZIKV的感染。

该论文的通讯作者David Weiner教授表示：“DMAb-ZK190的研究首次证明了通过合成核苷酸输送抗体控制ZKIV的感染，同时也是第一个将该方法成功运用到NHPs的案例。该平台的建立在生产、资金的耗费、运输以及储存等方面具有非常明显的优势。同时也进一步推进了该方法在人类中的运用”。

原文链接：

https://www.cell.com/molecular-therapy-family/molecular-therapy/fulltext/S1525-0016(18)X0006-9

制版人：珂

参考文献

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2. Shankar, A., Patil, A.A., Skariyachan, S., 2017. Recent Perspectives on Genome, Transmission, Clinical Manifestation, Diagnosis, Therapeutic Strategies, Vaccine Developments, and Challenges of Zika Virus Research. Front Microbiol 8, 1761.

3. Tebas, P., Roberts, C.C., Muthumani, K., Reuschel, E.L., Kudchodkar, S.B., Zaidi, F.I., White, S., Khan, A.S., Racine, T., Choi, H., Boyer, J., Park, Y.K., Trottier, S., Remigio, C., Krieger, D., Spruill, S.E., Bagarazzi, M., Kobinger, G.P., Weiner, D.B., Maslow, J.N., 2017. Safety and Immunogenicity of an Anti-Zika Virus DNA Vaccine - Preliminary Report. N Engl J Med.

4. Stettler, K., Beltramello, M., Espinosa, D.A., Graham, V., Cassotta, A., Bianchi, S., Vanzetta, F., Minola, A., Jaconi, S., Mele, F., Foglierini, M., Pedotti, M., Simonelli, L., Dowall, S., Atkinson, B., Percivalle, E., Simmons, C.P., Varani, L., Blum, J., Baldanti, F., Cameroni, E., Hewson, R., Harris, E., Lanzavecchia, A., Sallusto, F., Corti, D., 2016. Specificity, cross-reactivity, and function of antibodies elicited by Zika virus infection. Science 353, 823-826.

5. Wang, J., Bardelli, M., Espinosa, D.A., Pedotti, M., Ng, T.S., Bianchi, S., Simonelli, L., Lim, E.X.Y., Foglierini, M., Zatta, F., Jaconi, S., Beltramello, M., Cameroni, E., Fibriansah, G., Shi, J., Barca, T., Pagani, I., Rubio, A., Broccoli, V., Vicenzi, E., Graham, V., Pullan, S., Dowall, S., Hewson, R., Jurt, S., Zerbe, O., Stettler, K., Lanzavecchia, A., Sallusto, F., Cavalli, A., Harris, E., Lok, S.M., Varani, L., Corti, D., 2017. A Human Bi-specific Antibody against Zika Virus with High Therapeutic Potential. Cell 171, 229-241 e215.