HIV-1包膜gp120免疫影响滤泡辅助性T细胞分化和抗体生成能力的研究

The reasons for the failure of large-scale HIV vaccine clinical trials are still unknown. Moreover, the question how the virus induces immune presentation and T helper function to stimulate antibody production is unsolved. We still do not know how to elicit effective protective antibodies by vaccination with envelope. ..HIV-1 envelope gp120 is responsible for virus entry into target cells via interacting with CD4 molecules on the cell surface. Therefore, gp120 is the predominant antigen mediating protective antibodies. The D1 of CD4 extra-cellular domain is binding target for gp120. It is also the corresponding for its binding to MHC II molecule. Our previous findings indicated that the elimination of CD4 binding sites in gp120 significantly improved the levels of specific gp120 antibodies after immunization...Therefore, we hypothesize: HIV-1 gp120 may block the interaction of MHC II and CD4 molecule which is the elementary signal for antigen presentation as well as CD4 positive cell activation, T helper cell differentiation and antibody production. .In this study, we will investigate if the gp120 immunization will affect antigen presentation, Tfh, B and plasma cell and antibody production by comparing the capacity of CD4BS eliminated and its parental gp120. Based on these findings we may know the mechanism for that why HIV gp120 can not induce effective antibodies. We may also find the ways to enhance the immunogenicity of HIV envelope.

数次大规模HIV疫苗临床试验失败的原因至今不明；该病毒如何参与免疫呈递诱导T辅助功能，激发抗体产生完全不清楚；如何通过用包膜正向免疫诱导理想保护性抗体的途径也仍然未知。已知，HIV-1包膜gp120与CD4分子D1区结合介导病毒进入靶细胞，是诱导体液免疫的关键靶抗原，但D1区也是与MHC-II分子结合的功能区。本课题组前期发现，消除gp120上与CD4分子结合位点，显著提高了包膜诱导的特异性抗体水平。综上，我们假设：HIV-1 gp120因结合CD4分子抑制免疫呈递，进而影响T辅助功能以及抗体产生能力。本研究将首次通过比较野生与消除CD4结合位点的gp120免疫后机体免疫呈递、Tfh细胞功能、诱导B细胞分化和浆细胞形成能力差异，明确在T细胞的辅助下gp120诱导抗体产生的机制，为提高包膜抗原的免疫原性寻找基础理论上的突破和创新思路。

本课题围绕抗体产生中T细胞辅助抗体产生这一环节，从免疫呈递、T辅助功能、B细胞活化以及抗体产生等环节探讨gp120诱导抗体产生的机制，重点探讨HIV-1 gp120与CD4分子的结合过程对T辅助细胞的影响，以期明确HIV-1包膜糖蛋白对T辅助功能的依赖及其与抗体保护作用的相关性。.基本按期完成任务目标，部分内容有所延展。.1. 结构分析发现，前期设计的模序是良好的三聚体模序。确立了模序以及用其构建的三聚体蛋白在疫苗研发中应用的理论和实验基础。.2. 免疫原性分析证明，构建的数个HIV包膜三聚体蛋白可作为良好的HIV包膜疫苗候选蛋白。.3. 获得了优化的初免-加强策略，明确了初免-加强策略诱导抗体生成、T细胞辅助、免疫记忆等免疫学特征以及免疫记忆规律。 .4. 发现gp120与CD4结合影响抗体的产生与活化了PD-1表达、增加了非特异性Tfh细胞、激活了非特异性免疫应答、进而阻碍特异性抗体的发育和成熟相关。合适的CD4BS的修饰能提高特异性结合和中和抗体水平，降低非特异性抗体应答。.5. 系统分析并明确了HIV包膜蛋白弱免疫原性的新机制，即HIV包膜免疫后，诱导的免疫呈递不良，活化T细胞高表达PD-1分子，产生负调控作用，同时，非特异性浆细胞分化明显，免疫记忆不良，诱导特异性结合抗体及中和抗体均需要大量免疫原或增加免疫次数。.6. 首次发现了强免疫原与HIV包膜的免疫记忆特征的差异。.7. 产品及应用价值：制备了HIV-1两个亚型一系列包膜gp120、gp140单体野生型和CD4BS修饰的单体和三聚体蛋白，通过临床前免疫原性分析明确了其作为HIV疫苗进行灵长类动物实验的可行性。.8. 建立了复杂结构蛋白的高效哺乳细胞表达和纯化体系，采用该纯化工艺制备的HIV-1 三聚体蛋白已经应用于国内其他研究机构。.综上，本研究所获科学发现验证了研究假设，揭示了HIV-1包膜弱免疫原性的新机制，为提高HIV包膜抗原免疫原性、设计新抗原进行包膜疫苗筛选提供了新的理论证据和思路，也为HIV-1疫苗设计策略的优化提供了新的线索。同时，技术和物质成果有望应用于我国艾滋病疫苗的研制。