“被忽视的婴幼儿杀手”-b型流感嗜血杆菌

流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae）是导致人类侵袭性疾病的主要致病菌，也是导致5岁以下婴幼儿脑膜炎和细菌性肺炎的主要病因，主要通过唾液飞沫传播。研究显示，在该菌造成的严重疾病中，约95%是由b型流感嗜血杆菌（Haemophilus influenzae type b，Hib）引起。2015年的评估表明，疫苗接种消除了侵袭性Hib疾病。然而，许多国家在2010年之后才启动了疫苗接种，而不少国家尚未建立常规的Hib免疫接种。

世界b型流感嗜血杆菌（Hib）疫苗接种状况

2017年中国流感嗜血杆菌的死亡和死亡率估计

注：气泡的大小表示病原体特异性死亡的绝对数量

迄今已批准的糖偶联疫苗通常由结合到载体蛋白上的天然或更小的荚膜多糖组成。荚膜多糖（capsular polysaccharide，CPS）识别所需结构的详细信息正在成为加速开发下一代改进的糖缀合物疫苗关键。利用低聚糖（OS）与功能单克隆抗体复合物进行的结构糖生物学研究是在原子水平上获得CPS免疫决定因素信息的有力工具。2024年2月22日，《ACS Central Science》发表了来自意大利的GSK全球卫生疫苗研究所发表《A Multidisciplinary Structural Approach to the Identification of the Haemophilus influenzae Type b Capsular Polysaccharide Protective Epitope》（多学科结构方法鉴定b型流感嗜血杆菌荚膜多糖保护表位）的研究，报道了流感嗜血杆菌（Hib）CPS的最小结构表位。

图文摘要

通过结合表面等离子体共振（SPR）、饱和转移差异磁共振（STD-NMR）和X射线晶体学，用短而明确的Hib低聚糖来阐明糖−单抗相互作用。研究表明，Hib的最小结构表位由两个重复单元（RUs）组成，其中核糖和核糖醇直接参与hmAb相互作用。了解糖抗原的结构特征可以为设计基于替代技术的创新糖缀联疫苗提供基础。

关键发现：

1、 Hib寡糖结构

图1 通过水解天然CPS得到的Hib寡糖结构

图2 竞争性SPR曲线显示CA4 hmAb对DP2-DP5寡糖的特异性长度依赖性识别

描述Hib CPS和功能抗体之间的相互作用，重组单克隆抗体及其相应的片段抗原结合（Fab）。基于发表的核苷酸序列的功能人类IgG2单抗Hib CPS（命名为CA4）。通过酸水解天然Hib多糖生成一组低聚糖片段，并通过离子交换层析纯化。酸性处理切割了核糖和核糖醇单位之间的糖苷键的糖苷键，经核磁共振分析证实，水解生成核糖作为还原糖。

SPR数据显示，所有测试的低聚糖都与CPS竞争CA4 hmAb结合，这表明DP2已经包含了最小的Hib CPS部分，这是完全抑制抗体-CPS识别所必需的。此外，相应的结合亲和度反映了糖链的长度，得到的半抑制浓度值比糖链较低

2、 用STD-NMR表征CA4hmAb−HibDP2和DP3的相互作用

图3 对Hib DP2和DP3与CA4 hmAb的配合物进行了1 H-STD-NMR实验

通过饱和转移差NMR（1 H STD-NMR）实验，推断了Hib DP2和Hib DP3寡糖在溶液中与CA4 hmAb结合的关键结构特征。得到的STD-NMR谱显示DP2和DP3 OSs的结合。利用相对的STD-NMR信号强度来定义相应的结合表位（图3）。总的来说，该分析表明，内部核糖链和核糖醇链直接与CA4 hmAb结合位点结合，而末端单位延伸到结合袋外。

结论

阐明被介导抗感染保护的功能抗体识别的多糖最小表位对于指导优化的碳水化合物疫苗的设计至关重要。在过去的几年中，旨在定位多糖抗原决定因素和表位构象的结构研究已经应用于不同的细菌。本研究旨在应用多学科的方法，结合SPR、STD-NMR和x射线晶体学方法来阐明Hib CPS的结构抗原决定因素。了解抗原表位的抗原决定因素的特异性抗体提供了基础设计下一代更好、更有效的Hib糖结合疫苗通过使用技术基于高通量化学合成或创新酶方法利用越来越详细的知识CPS解聚过程。

原文：Nonne, F., Iacono, L. D., Bertuzzi, S., Unione, L., Proietti, D., Norais, N., Margarit, I., Adamo, R., Jiménez-Barbero, J., Carboni, F., & Romano, M. R. (2024). A Multidisciplinary Structural Approach to the Identification of the Haemophilus influenzae Type b Capsular Polysaccharide Protective Epitope. ACS central science, 10(5), 978–987. https://doi.org/10.1021/acscentsci.3c01515

参考资料：

1、https://baijiahao.baidu.com/s?id=1819494378845649157&wfr=spider&for=pc

2、Park, J. J., Narayanan, S., Tiefenbach, J., Lukšić, I., Ale, B. M., Adeloye, D., & Rudan, I. (2022). Estimating the global and regional burden of meningitis in children caused by Haemophilus influenzae type b: A systematic review and meta-analysis. Journal of global health, 12, 04014. https://doi.org/10.7189/jogh.12.04014

3、Lai, X., Wahl, B., Yu, W., Xu, T., Zhang, H., Garcia, C., Qin, Y., Guo, Y., Yin, Z., Knoll, M. D., & Fang, H. (2022). National, regional, and provincial disease burden attributed to Streptococcus pneumoniae and Haemophilus influenzae type b in children in China: Modelled estimates for 2010-17. The Lancet regional health. Western Pacific, 22, 100430. https://doi.org/10.1016/j.lanwpc.2022.100430