在一项新的研究中，来自美国斯克里普斯研究所的研究人员提出了一种更快的方法来分析实验性疫苗抵抗HIV和其他病原体的结果。他们的新方法让科学家们快速地评估对一种病原体或疫苗作出反应时个体产生的全部抗体谱，并确定这些抗体是否可能有效地抵抗这种病原体。相关研究结果于2018年8月7日在线发表在Immunity期刊上，论文标题为“Electron-Microscopy-Based Epitope Mapping Defines Specificities of Polyclonal Antibodies Elicited during HIV-1 BG505 Envelope Trimer Immunization”。论文通信作者为斯克里普斯研究所的Lars Hangartner博士和Andrew Ward博士。
Hangartner说，“我们如今能够几乎实时地观察抗体反应产生。”Ward补充道，“这能够适用于任何病原体。”
当一种病原体发起攻击时，你的免疫系统会聚集一大群抗体进行反击。这些抗体中的一些会失败，但是有一些抗体可能会接近于击败病原体的防御。随着时间的推移，这些最好的抗体经进化后靶向病原体的脆弱位点。如果一切顺利的话，那么抗体将靶向这些表位，中和这种入侵者并提供终身免疫力。
疫苗通过诱导身体产生抵抗未来入侵者的中和抗体而起作用。对疫苗进行测试往往是一个漫长的过程：在初次免疫接种之后，在数周或数月内进行一系列加强接种。分析试验数据所花费的时间意味着科学家们往往直到实验结束时才会看到疫苗是否有效，这使得在面对新出现的疾病时特别难以调整治疗策略。
通过这项新研究，科学家们终于有了一种方法来几乎实时地绘制抗体进化图谱。这项新技术建立在斯克里普斯研究所领导的免疫学突破和一种称为电子显微镜的成像技术的基础上。利用这种成像技术可揭示出与靶病原体（如HIV）结合在一起的抗体的结构。
这些研究人员使用了在一项HIV疫苗试验的不同阶段收集的兔子血样样品。他们对这些样品进行了纯化，将纯化的分子进行降解，直到他们能够提取出抗体片段。他们随后将这些抗体片段与它们的靶标（即病毒蛋白）混合在一起，并在电子显微镜下对它们进行成像，从而揭示出免疫系统如何发起对病原体的攻击。
论文共同第一作者、前斯克里普斯研究所研究员Matteo Bianchi博士（如今在瑞士苏黎世大学医学病毒学研究所任职）说，“在微调HIV Env三聚体与抗体片段形成的免疫复合物的生物化学性质后，我们能够建立一种非常可靠的方法，从而允许进行半定量电子显微镜分析。”
这种新方法基于一种称为负染色成像（negative stain imaging）的相对低技术含量的方法，这有助于这些研究人员发现有希望的抗体，或者更常见的是，发现不那么吸引人的抗体。
最后，这些研究人员能够快速地发现一种疫苗是否推动免疫系统沿着正确的道路行进。在一种疫苗不起作用的情形下，这种方法能够给人们提供有关如何改进这种疫苗的信息。
论文共同第一作者、Ward实验室研究助理Hannah Turner说，“你能够根据这种方法的结果改变研究方向。我们之前从未像现在这样对我们的抗体进行拍照，这让我们更全面地了解发生了什么以及我们如何能够影响疫苗接种过程。”
尽管所获得的这些图片不是高分辨率的，但是这些研究人员很高兴地报道这种层次的分析--仅需数天的时间---可能成为全世界的一种常规测试。Ward说，“大多数研究所至少拥有开展这种层次的分析的技术和资源。”
为了更仔细地观察这些抗体，Ward利用高科技的低温电子显微镜获得了这些抗体与它们的病毒靶标结合在一起时的高分辨率三维图片。这些详细的图片揭示出可能有助于科学家们改进未来的实验性HIV疫苗的更多细节。
这些研究人员表示，他们的更快方法可能为个性化疫苗设计打开大门。比如，这项研究包括产生许多有效抗体的“高反应性”兔子和产生许多较弱抗体的“低反应性”兔子。展望未来，人们可能在人类疫苗或治疗性试验中使用这种新方法，以便在早期快速地将高反应者与低反应者区分开来，从而为患者及其医生寻找提供群体免疫力的有效疗法和疫苗节省关键时间。