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HCV包膜蛋白的免疫与疫苗研究进展 1

来源:医学杂志 2006-07-12 01:22:49 

   摘 要 近年来使用得组蛋白及合成肽的研究表明,在HCV膜区存在多个B细胞表位,抗外膜蛋白抗体的检出率高度依赖于抗原获得的方法、不同的感染阶段以及检测模式,随着噬菌体呈现技术、转细胞技术、核酸免疫技术等用于HCV感染的致病机理及疫苗研究,对进一步完善和发展有较HCV疫苗提供了新的途径。

  丙型肝炎病毒(HCV)是输血后非甲非乙型肝炎以及社区获得性肝炎的主要病原因子,虽然通过对献血者进行抗-HCV的筛选使输血后HCV的感染率得到了显著的降低,但在高危人群中仍存在社区获得性的HCV感染,目前全世界约有1.7亿HCV感染者,其中约有50%急性感染者转变为慢性,进而发展为肝硬化和肝细胞性肝癌.HCV感染后缺乏有效的保护性免疫。可能的原因是:(1)HCV高度变异,逃避机体的免疫清除;(2)HCV在肝组织及血液中含量低及诱导机体产生保护性的抗原性弱;(3)病毒颗粒与低密度脂蛋白或免疫球蛋白紧密联接,导致抗原决定簇被掩盖;(4)外周血淋巴细胞可能有HCV储存库的作用[1],对HCV感染目前还有一种有效的治疗手段,慢性HCV感染者对-α干扰素的反应可低至15%~25%,其它抗病毒核酸类似物的效果甚微,因此,需要提高治疗手段及发展有效的疫苗以控制HCV感染。HCV的包膜蛋白是宿主攻击的主要目标,一直都是HCV疫苗研制的首选抗原。本文概述了近年来对HCV包膜蛋白的体液免疫及疫苗研究等方面的进展。

  1 HCV包膜糖蛋白的结构特征

  HCV属于黄病毒家族的一员,其基因组全长约9.4kb,编码3010~3 033个氨基酸的多蛋白前体,结构蛋白(核心蛋白C,包膜蛋白E1和E2)在宿主内质网中信号肽酶的作用下[2,3],裂解出包膜蛋白E1和E2对应的氨基酸位置分别为E1:192~383;E2:384~809。E1糖蛋白是一个约30~35kD的糖基化蛋白,含N-糖基化位点5~6个,脱糖基后为21kD。E2糖蛋白含糖基化位点约11个,其糖蛋白的分子量为58kD~70kD,在内源性糖基化酶的作用下,得36kD~40kD的脱糖基蛋白[4]。目前的研究表明,HCV e1、E2蛋白通过非共价键相连形成异源二聚体,代表了HCV包膜糖蛋白的天然构象。E2的N端为高变区(HVR),HVR1位于氨基酸的384~411,日本学者的研究显示,在474~480位存在第二个高变区(HVR2),但对它的研究相对较少。

  2 HCV包膜糖蛋白的体液免疫

  2.1 HCV外膜区B细胞表位。病毒的包膜蛋白对于宿主产生体液免疫反应很重要,因为宿主首先接触的是包膜蛋白,而且这些蛋白的表达水平较高;宿主的保护性免疫常依赖于针对病毒表面蛋白的抗体,该抗体能阻断病毒与敏感细胞的结合,也可能通过加强细胞免疫清除病毒,因此,研究针对HCV包膜蛋白的体液免疫具有重要意义。HCV感染后血清中病毒含量极低,同时目前缺乏有效的体外培养系统及合适的动物模型繁殖病毒,无法获得大量的天然病毒抗原,目前只能通过合成肽或基因重组的方法,获得HCV包膜蛋白抗原,用于研究HCV感染者中针对HCV包膜蛋白的免疫特征。

  根据外膜区推测的相应氨基酸序列,合成一系列相互重叠的多肽作为抗原,可对外膜区的抗原表位进行定位。Ray的研究表明,在E1区存在两段潜在的表位,P1:210~223,P2:315~327,P1位于变异较大的区哉,P2位于高度保守的区哉,在38份感染者血清标本中,有35份(92%)与P2反应,仅17份(44 .7%)与P1反应[5]。Jackson等的研究认为,代表E1、E2非高变区肽20段中仅1段与45份抗-HCV(+)血浆标本有明显的反应,而代表高变区的24个肽中有18个与抗-HCV(+)的血浆标本反应,且40%的血标本与两个以上的肽起反应,其中有的肽段的差异达50%以上,有两份血标本与7个不同的肽序列有交叉反应,结果表明,许多抗-HCV(+)的标本中有广泛的抗高变区抗体存在,可能这些抗体限制了高变区序列的变异[6]。多数研究认为在HVR1存在中和性的抗原表位,而在HVR2则没有,目前认为,HVR1的B细胞表位包括:400~409aa[7]、398~410aa[8]以及399~405aa[9]。

  这种使用合成肽鉴定表位的技术也存在一些问题。首先,合成肽只能反映线性表位,而忽视了外膜糖蛋白中的许多构象型表位。其次,鉴定出的表位能否在体外诱导中和性抗体,在体内产生保护作用还有待进一步研究。

  2.2 HCV抗外膜蛋白抗体的检出及意义。使用HCV重组外膜蛋白作为抗原检测HCV感染者中抗外膜蛋白的抗体,其检出率在不同研究者中的差异很大。多方面的因素影响抗外膜蛋白的检出。首先,抗外膜蛋白抗体的检出高度依赖于抗原产生的方法。使用来自E.coli的E2的融合蛋白作为抗原,在HCV感染者中的检出率低至20%。而使用糖基化形式外膜蛋白作为抗原,在HCV rNA阳性慢性携带者中抗体的检出率可达97%[10]。在缺乏E2的情况下,针对重组E1的反应较低,Kohara用痘苗病毒表达的E1(gp35)作为抗原,仅在少许NANBH患者(7%~23%)的血清中检测到抗体,尽管在这些患者中抗-核心、抗-NS3的抗体检测可高达90%~95%[11]。目前对HCV外膜蛋白的结构研究表明,E1的正确折叠和抗原性依赖于E2,这可解释重组E1在缺乏E2时的微弱免疫反应,表明E1和E2均是HCV疫苗必不可少的成分。因此,将E1、E2在合适的表达系统中共表达,获得具有与天然构象相似的膜抗原,对于发展有效的疫苗是有帮助的。其次,抗外膜蛋白抗体的检出率与HCV感染的不同阶段密切相关。慢性HCV感染者的检出率较急性者为高,而且,在慢性感染的不同阶段,针对HCV蛋白的抗体都能检测到,说明针对HCV外膜蛋白的反应在肝炎起始后即已开始,并在疾病的慢性阶段进一步发展。最后,使用的实验方法也显著影响抗外膜蛋白抗体的检出,以WB(Western-Blot)模式分析蛋白使构象性表位破坏,抗体检出率较低,而用免疫荧光、免疫沉淀、ELISA等方法对蛋白构象的破坏较小,因而检出率较高。

  目前检测到的抗包膜蛋白抗体的意义还不是很清楚,抗外膜蛋白抗体的检出伴随病毒血症同时出现说明该抗体对于病毒的清除不是完全必要的,大多数抗包膜蛋白抗体是非中和性抗体。而有研究表明针对E2 hVR1 C末端14~27aa的抗体可使相应的相似株减少或消失,该抗体也可阻止病毒粘附于细胞。在E2的HVR1区中存在中和抗体,HVR1区是显露的且形成B细胞表位[7],与HIV-1的外膜蛋白gp120的V3环同源,易于介导较强的免疫反应。HCV在宿

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