PNAS：为什么丙肝疫苗难研发？或与一病毒蛋白有关

丙肝是一种由丙型肝炎病毒（HCV）感染引起的病毒性肝炎，呈全球性流行，影响着全球1.3至1.5亿人口的健康。每年新增感染病例约300万-400万，每年因丙肝死亡的人数有35万-50万人。在我国，有超过4000万人携带该病毒，而且慢性丙肝已经成为引发肝硬化、肝癌的常见且最重要的病因之一。

虽然直接抗病毒药物的上市大大逆转了丙肝流行的严峻性，但是大多数患者无力承担高昂的治疗费用。而且，考虑到丙肝病毒的潜伏特性，80%的患者在感染后并不会出现任何症状，但是暗地里病毒依然在作恶，渐渐地侵蚀肝脏，所以抗病毒治疗通常并不能及时预防病毒对肝脏的损伤。

几十年来，科学家们一直试图研发出丙肝疫苗，却一直未能成功。

近期，美国斯克利普斯研究所（TSRI）的研究团队找到了疫苗研发难以成功的原因之一。他们发现，一种关键的病毒蛋白是阻挠疫苗研发的重要因素。相关研究成果于10月24日发表在PNAS期刊，有望为丙肝疫苗的研发提供新思路。

这一关键因子就是HCV病毒的包膜蛋白E2。

E2蛋白

近年来，TSRI 结构生物学教授、Skaggs研究所成员Ian A. Wilson和TSRI 副教授Mansun Law团队紧密合作，试图通过研究HCV病毒结构找到疫苗研发的关键线索。

2013年，他们成功绘制出病毒包膜蛋白E2的原子结构图，清晰展示了蛋白与肝脏细胞表面受体结合的位点部分。因为E2蛋白的受体结合位点对于HCV病毒的感染能力是至关重要的，所以它有一段氨基酸序列高度保守。多数抗体之所以能够中和不同的HCV病毒株，正是通过靶向这一保守位点实现的。

考虑到这些因素，丙肝病毒的受体结合位点被认为是疫苗靶向的“不二选择”。但是无论是动物还是临床试验都发现：即便模拟了E2蛋白，疫苗有能力调动更高水平的抗体，但是它们并没有展现出高效预防丙肝病毒感染的能力。

疫苗低效率的原因

为了弄清楚疫苗低效率的原因，Wilson和Law团队与副教授Andrew Ward实验室合作，借助电子显微镜等先进的结构分析技术，更深层次地解析了病毒E2蛋白的结构，特别是受体结合位点。

依据其结构数据，研究团队试图在体外“重组”出E2蛋白，因为其难度远远低于从完整的病毒颗粒中分离出包膜蛋白。

结果发现，重组的E2蛋白因为含有许多强大的二硫键，所以结构稳定，熔点高达85℃。但是它的受体结合位点结构却异常松散、灵活。

所以，研究人员推测，证实因为蛋白受体结合位点结构灵活，可以呈现出多种构象，所以当它作为疫苗研发的候选物时，势必会诱导出多种抗体，但是大部分抗体并不能阻止病毒感染。Law教授解释说：“因为E2蛋白的灵活性，所以用它研发丙肝疫苗很可能并不是良策。”

如何解决问题？

这一最新研究认为，原先用于疫苗研发的候选蛋白E2表现出太多构象，从而大大降低了疫苗的有效性。Wilson教授表示：“我们希望构建出一种相对并不灵活的蛋白版本，从而获得更好的中和抗体反应，取缔不相干的抗体反应。”

之前的研究已经表明，当与中和性抗体结合时，丙肝病毒受体结合位点的构象相对较为简单。如果疫苗仅仅靶向这些关键的构象，那么势必将提供高效的预防效果。

下一步，Law 和Wilson团队计划设计出一种新的E2蛋白，甚至研发出完全不同的包膜蛋白，确保其受体结合位点构象稳定，从而诱导出靶向HCV的中和性抗体。

原始出处：

[1] Scientists uncover why Hepatitis C virus vaccine has been difficult to make. Medical press. October 24, 2016.

[2] Leopold Kong,et al. Structural flexibility at a major conserved antibody target on hepatitis C virus E2 antigen. PNAS.September 6, 2016.doi: 10.1073/pnas.1609780113