基于人B细胞组库的流感病毒广谱中和抗体筛选和验证

The main obstacle in developing universal antibodies and vaccines for influenza virus infection is that the identification of broadly neutralizing antibodies is severely limited by low-throughput traditional experimental methods. It requires sophisticated experimental processes, long development period and low efficiency. Based on our previous work in screening influenza virus antibodies by analyzing B cell receptor sequences, this project aims at identifying antibodies with broadly neutralizing capacity from B cell repertoires of patients infected with influenza A (H7N9) virus, given that B cell repertoires provides precise and extensive information about the whole antibody pool of an individual. We will start from clinical information analysis, and then establish the cross-donor antibody phylogenetic tree model, identify antibodies with similar evolution pathway, and assess the developability of antibodies by simulating its three-dimension structure. Finally we will confirm the broadly neutralizing capacity and in vivo protective effects of the selected antibodies. This project investigates more precise and efficient way to identify protective antibodies against influenza virus, which will give new insights into the mechanisms of generating broadly neutralizing antibody and provide the foundation of developing antibody-based universal therapeutic and prophylactic strategies for influenza virus infection.

开发针对流感病毒通用抗体和疫苗面临的主要问题之一是广谱中和抗体的挖掘受传统实验方法制约，开发过程复杂、耗时漫长、筛选效率不理想。本项目拟在前期序列分析筛选流感病毒抗体的基础上，用生物信息学策略从H7N9患者B细胞组库中筛选具有广谱中和能力的流感病毒抗体。项目将充分利用B细胞组库在记录抗体信息深度和广度方面的优势，在临床信息分析基础上：(1) 建立跨个体抗体进化树模型,寻找进化过程相似的抗体簇;(2) 联合三级结构模型评估抗体稳定性;(3) 采用体外、体内实验方法证实筛选所得抗体的广谱中和能力及体内保护作用。项目将探索准确、高效筛选流感病毒抗体的新思路、新方法，获得具有保护作用的流感病毒抗体，对阐明流感广谱中和抗体的进化过程及机制有重要意义，为基于抗体的流感通用免疫治疗和疫苗开发奠定基础。

保护性中和抗体的产生是影响病毒性肺炎预后的关键，单克隆抗体和疫苗的开发是应对新型呼吸道病毒感染的重要手段。本项目从H7N9流感病毒肺炎患者外周血B淋巴细胞受体库数据出发，采用生物信息学方法从临床特征、序列相似度、系统进化树分析等多个步骤，尝试从抗体进化角度筛选与已知广谱中和抗体相似的抗体序列。项目对建立的跨个体流感病毒广谱中和抗体进化树进行分析，结果发现在纳入的H7N9患者中，VH1-69抗体簇进化过程与已知流感病毒广谱中和抗体显示出相对独立的进化过程，未能找到与已知抗体在进化树上关系相近的序列，这一特点与已报道的HIV患者不同，提示尚需要进一步研究分析抗体发育进化模式在不同病毒感染中的特征。在此基础上，本研究进一步扩展了患者队列，探究了新型冠状病毒SARS-COV-2感染重症患者炎症免疫生物标志物的特征，发现重症患者体内存在过度炎症反应，与预后相关；调整了倾向性评分的Cox回归分析显示中低剂量免疫调节剂糖皮质激素能够降低重症患者体内炎症反应，改善患者预后，且对病毒清除无明显影响。同时，我们建立了患者全基因组和转录组多组学数据库，未来将重点关注与病毒性肺炎抗体进化过程调控的关键基因以及免疫调节制剂的在其中的作用。以上研究结果部分阐释了呼吸道病毒感染后的抗体发育规律，并为病毒性肺炎临床免疫调节治疗的精准化提供了依据。