Nat Commun. | 武汉病毒研究所/中科大团队：强效C-型纳米抗体通过填充F蛋白的空腔中和尼帕病毒和亨德拉病毒

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来源：中国病毒学英文版

2026-06-15 08:39:37

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核心提示：亨尼帕病毒属的尼帕病毒（Nipah virus, NiV）和亨德拉病毒（Hendra virus, HeV）是该属的两个原型成员，也是唯二的两个生物安全等级四级（BSL-4）病原体。

亨尼帕病毒属的尼帕病毒（Nipah virus, NiV）和亨德拉病毒（Hendra virus, HeV）是该属的两个原型成员，也是唯二的两个生物安全等级四级（BSL-4）病原体。目前还没有获批上市的疫苗及药物用于病毒感染后的治疗。中和抗体是一类具有发展前景的抗病毒药物，且病毒表面的两个囊膜蛋白，受体结合蛋白（RBP）和融合蛋白（F）都可以作为中和抗体的主要靶点。相比于RBP，F蛋白具有更高的序列和结构保守性，但是目前F蛋白上还有一些重要的表位的免疫原性是未知的。

5月29日，中国科学院武汉病毒研究所的龚睿团队联合曹晟团队以及中国科学技术大学Sandra Chiu团队在《Nature Communications》发表了题为“Highly potent C-type nanoantibodies neutralize Nipah and Hendra viruses by cavity filling on fusion glycoprotein”的最新研究成果。研究通过筛选C-型纳米抗体（C-type nanoantibody, C-Nab）噬菌体展示文库及体外亲和力成熟，获得了一株NiV特异性抗体1A1-3-22和一株NiV/HeV广谱中和抗体2A1-3-8。半衰期延长的2A1-3-8-HLE能够对NiV感染的仓鼠起到100%的保护效果。冷冻电镜结构解析发现两株C-Nabs均靶向F蛋白上一个具有空间位阻效应的漏斗样表位，它们的中和机制均是通过将F蛋白锁在融合前构象，阻止其向融合后构象转变来实现的。2A1-3-8的结合特点在于其独特的“空腔填充”机制，基于该机制，团队成功进行了一系列理性设计和优化，包括：1）提升2A1-3-8的中和活性；2）将1A1-3-22从NiV特异性抗体转变为广谱中和抗体；3）赋予2A1-3-8来源的克隆跨属结合活性。

研究亮点

1、2A1-3-8具有优异的体内外生物活性

NiV/HeV广谱抗体2A1-3-8具有比NiV特异性抗体1A1-3-22更强的、更均衡活病毒中和活性。通过在其C-末端融合一个靶向血清白蛋白的VHH获得的双特异性纳米抗体2A1-3-8-HLE，其半衰期延长到49.9 h。2A1-3-8-HLE能够在低至10 mg/kg的剂量下对NiV感染的仓鼠起到完全保护效果，且能显著降低感染仓鼠肺部的病毒载量及RNA拷贝数。

图1 C-Nabs的体内外生物活性

2、1A1-3-22和2A1-3-8靶向F蛋白上相似的漏斗样表位

NiV-F与两株C-Nabs的复合物结构揭示了1A1-3-22和2A1-3-8均靶向F蛋白上由两个相邻原聚体组成的漏斗样表位。其中，2A1-3-8 Loop 2前端的两个芳香氨基酸（Y59、F60）插入到漏斗样表位中由30个保守残基组成的空腔中（即“空腔填充”机制），且其FR2在与F蛋白的结合中具有重要贡献。

通过在2A1-3-8的C末端融合不同大小的蛋白，发现随着融合蛋白分子量增加，它们的结合活性不变，而中和活性随之降低。基于病毒粒子的ELISA及免疫荧光揭示了漏斗样表位是一个空间限制性表位，即有利于纳米抗体接近，而对全长抗体的靶向具有一定的位阻效应，这体现了纳米抗体易靶向狭窄抗原表位的优势。

图2 C-Nabs的表位表征

3、1A1-3-22和2A1-3-8的中和机制是将F蛋白锁在融合前构象

双分裂蛋白体系从宏观层面揭示了两株C-Nabs均能抑制病毒与细胞的膜融合过程；基于负染电镜的F蛋白变构实验从微观层面阐明了1A1-3-22和2A1-3-8发挥膜融合抑制功能是通过将F蛋白锁定在融合前构象，阻止其向融合后构象转变来实现的。

图3 C-Nabs的中和机制

4、利用空腔填充机制增强2A1-3-8的中和活性

通过探究59、60位氨基酸侧链大小对2A1-3-8中和活性的影响，得出了“第59位氨基酸侧链越大，第60位氨基酸侧链越小，2A1-3-8的中和活性越强”的规律。通过Y59W突变获得的突变体2A1-3-8 WF对NiV和HeV假病毒的中和活性均有所提升。

图4 2A1-3-8的空腔填充机制及理性设计

5、基于空腔填充机制赋予1A1-3-22广谱中和活性

1A1-3-22和2A1-3-8的表位几乎完全保守，但广谱性却差异巨大，这是由1A1-3-22表位之外的三个非保守残基所决定的。通过将1A1-3-22的Loop 1替换为空间上接近的2A1-3-8 Loop 2，从而赋予1A1-3-22空腔填充能力，使得1A1-3-22由NiV特异性抗体转变为NiV/HeV广谱中和抗体。