MMR疫苗誘導麻疹病毒人源中和抗體圖譜

引言

麻疹，這個曾讓全球每年數千萬兒童發燒-咳嗽-皮疹的古老病毒，在麻腮風三聯疫苗 (MMR) 問世后被迅速壓制。但2025年全球病例再次飆升——WHO 數據顯示，僅 2025 年 1–7 月已報告 30 余萬例，美國出現35起聚集性疫情。疫苗覆蓋率下滑讓免疫脆弱人群暴露于無藥可治的境地：目前臨床仍無獲批特效藥，暴露后只能被動輸注混合免疫血漿。

La Jolla免疫研究所Erica Ollmann Saphire團隊9月15日在 bioRxiv 發布的最新預印本，首次從一名接種 MMR 逾50年的健康捐贈者體內，分離到100余株全人源麻疹中和單抗，并解析了17 株代表性抗體的高分辨結構，直接鎖定 9 大保守表位。研究同時證明，單次低劑量（1 mg/kg）預防性給予其中 4 株抗體即可在棉鼠（Sigmodon hispidus）肺內將病毒載量降低 50–200 倍，其中最優抗體 4F09 更是把病毒載量降到檢測限以下。

整個發現鏈條的起點，正是 Bruker Cellular Analysis 的 Beacon® 單細胞光導平臺——它在 10 天內由 1 毫升外周血樣本，獲得了292 個 H特異、569 個 F 特異的可測序克隆，為后續結構-功能-體內保護研究提供了堅實的基礎。

研究背景

麻疹病毒（MeV）依靠表面 H（血凝素）與 F（融合蛋白）兩柄“鑰匙”入侵。盡管 MMR 疫苗誘導的抗體可交叉中和全部 24 種基因型，但人體究竟產生哪些抗體、靶向哪些位點、哪些表位真正發揮作用等基本作用機制一直是空白：

• 過去 40 年僅報道過 2 株人源 Fab，結構信息為零；
• 動物免疫獲得的鼠源 mAb 與人源應答是否一致，無從驗證；
• 疫苗株與野毒株在 H/F 表位保守性如何，缺乏系統評估。

因此，繪制人源抗體圖譜、找到可用于暴露后干預的即取即用全人單抗，成為填補臨床空白的迫切需求。

實驗結果與結論

1捐贈者篩選與記憶 B 細胞捕獲

團隊先在 20 份成人血清中檢測 H/F 結合滴度，鎖定 56 歲女性捐贈者 #3920（童年兩劑 MMR，5 年前加強 1 劑）。其外周血中 H-記憶 B 細胞 0.42%，F-記憶 B 細胞 0.96%，約為普通疫苗應答者的 5–10 倍。

2Beacon 單細胞光導獲取特異性中和抗體

• 通過LLME清除細胞毒性干擾，分別用HECT和FECT探針富集3920號供者的麻疹特異性記憶B細胞；富集后的H/F記憶B細胞經10天激活，導入Beacon進行篩選。
• 分別用生物素化 HECT-AF555 與 FECT-AF647 在 Beacon® 11K 芯片上完成 30 min 實時分泌檢測，并回收抗原陽性的B細胞；
• 10 天內從 861 個抗原陽性單細胞中回收重輕鏈可變區，成功率 97%，克隆至人 IgG1 骨架。

圖1. 麻疹病毒H/F抗原特異性B細胞富集和Beacon篩選工作流程。

3高通量表位分型

52 株 H-mAb 分出 4 大群（HE-1–4），46 株 F-mAb 分出 5 大群（FE-1–5）。負染電鏡快速鎖定 12 個 Fab-抗原復合物 footprint，為后續冷凍電鏡提供精確占位信息。

4高分辨結構解析

利用 3.2 Å–2.3 Å 冷凍電鏡，研究團隊揭示：

• H 蛋白上最保守的受體結合溝被 81% 的抗體識別；
• periphery 位點（HE-4）抗體 1C08 通過阻斷 H-F 相互作用實現超強中和（EC50 0.013 µg/mL）；
• F 蛋白頂端“融合發動環”被 抗體4F09 錨定，三聚體被鎖死在融合前態，體內保護力最強。

圖2. 抗體表位分型及抗體-H/F抗原復合物結構解析

5基于棉鼠模型的體內保護驗證

• 1 mg/kg 劑量下，4F09（抗 F 頂端）使肺部病毒降至檢測限以下；
• 1C08（抗 H periphery）與3A12（抗 F 側壁）均實現 ≥1.7 log10下降；
• 體外中和與體內保護總體正相關（r = 0.50），但 Beacon篩選到的頂端/側壁 F 抗體普遍“實測保護力＞體外 IC90 預期”，提示結構鎖定效應在動物水平被放大。

圖3. 不同保護機制的H/F表位抗體在基于棉鼠模型的體內保護驗證

6表位保守性

對麻疹病毒已知的 2350 條 H 與 1436 條 F 序列進行分析，4F09、1C08、4D08 等高效抗體接觸的殘基 99.4–100% 保守，提示這些抗體可廣譜抗逃逸。

小結

本研究首次繪制了MMR 疫苗真實誘導的人源抗體全貌，證明：

1同時靶向 H（受體溝/外周）與 F（頂端/側壁）可協同封鎖病毒入侵-融合兩步驟；

2分離到的 4F09、1C08 等全人單抗具備“一次給藥、即刻保護”的暴露后干預潛力；

3Beacon 光導平臺以單細胞實時檢測的方式，在 10 天內完成從記憶 B 細胞到可表達克隆的全鏈條捕獲，是加速抗體發現的核心引擎。

Beacon 亮點

• 高通量：11,000個納升級 NanoPen并行，一次運行即篩選獲得 >800 個抗原特異性 B 細胞；
• 分泌抗體篩選：30 min內檢測 IgG 分泌 + 抗原結合雙信號，假陽性率極低；
• 節省樣本：僅用 1-5 mL 外周血完成 100 株 mAb 克隆，為兒科、老年人、稀有疫苗應答者研究提供可能；
• 縮短周期：Beacon 篩得的抗體分子無需基因合成，可直接克隆用于重組表達、冷凍電鏡，縮短“發現-結構-功能”周期至 4 周。

隨著麻疹疫情回潮，全球對“即取即用”單抗療法的需求從未如此迫切。Beacon 在該研究中展現的“單細胞精度 + 結構級質量”優勢，為快速響應高威脅病原體提供了可復制、可擴展的抗體發現路徑。La Jolla 團隊已就 4F09、1C08 等抗體提交臨時專利，并計劃推進臨床前 GLP 毒理與 CMC 研究——從記憶 B 細胞到救命療法，Beacon 讓這條昔日漫長的路徑在 3 個月內成為現實。