1. Author
Patrick C. Wilson 目前担任美国芝加哥大学（University of Chicago）医学院的免疫学教授。他曾在俄克拉荷马医学研究基金会（OMRF）和康奈尔大学威尔医学院（Weill Cornell Medicine）担任重要职位。他的团队主要研究B细胞在健康和疾病中的作用，包括自身免疫性疾病（如系统性红斑狼疮）、传染病（如流感、COVID-19）中的抗体反应，以及疫苗开发的免疫学机制。
2. Background
H3和H7HA蛋白在整体三维结构上高度相似，但由于它们属于不同的进化分组，氨基酸序列的同源性仅为中等水平。这种“结构保守、序列差异”的特点直接导致了它们在病毒传播能力和宿主范围上的重要区别。
1. 同源性(Homology)
同源性指的是基因或蛋白质序列之间的进化相关性和相似程度。
进化分组：流感病毒的18种HA亚型（H1-H18）被分为两个主要组群（Group 1和Group 2）。H7属于Group 2，而H3也属于Group 2。它们在同一大组内，但属于不同的亚分支。序列相似性：尽管在同一组群，H3和H7的氨基酸序列一致性（identity）大约在 40% - 50% 的范围内。这个水平属于中等同源性，意味着它们源自一个共同的祖先蛋白，但在进化过程中已经分化了相当长的时间，积累了大量的突变。关键区域差异：序列差异并非均匀分布。在负责识别和结合宿主细胞受体的“受体结合位点”（ReceptorBinding Site, RBS）区域，序列和构象的差异尤为显著，这决定了它们不同的宿主偏好性。
2. 结构相似性(Structural Similarity)
尽管序列不同，但HA蛋白的核心功能要求其保持一个保守的整体结构。
整体折叠：H3和H7HA蛋白都形成经典的同源三聚体结构（三个相同的HA分子组装在一起）。每个单体都由两部分构成：HA1区域：构成球状的头部，包含了受体结合位点（RBS）和主要的抗原位点（即免疫系统攻击的目标）。HA2区域：形成贯穿病毒的茎部或杆部，主要负责在病毒进入细胞时介导病毒包膜与宿主细胞膜的融合。HA2区域的序列和结构在所有流感亚型中都高度保守。受体结合位点（RBS）的细微差别：这是H3和H7功能差异的核心。H3亚型（如季节性流感H3N2）：其RBS构象更适合结合存在于人上呼吸道细胞表面的 α-2,6连接的唾液酸受体。这种结合特性是它在人群中有效传播和成为季节性流感的原因。H7亚型（如禽流感H7N9）：其RBS通常更偏好结合禽类肠道和呼吸道细胞表面常见的 α-2,3连接的唾液酸受体。因此，H7病毒主要在鸟类中传播，属于禽流感病毒。偶尔感染人时，通常是因为人直接接触了受感染的禽类，但获得高效人传人能力非常困难。虽然整体结构相似，但RBS环状结构（220-loop，130-loop， 190-helix）上的几个关键氨基酸的变化，彻底改变了其结合特异性和强度。抗原性：由于序列差异，H3和H7的HA头部表面的抗原位点（抗原表位）完全不同。这意味着感染H3流感后产生的抗体或接种H3疫苗提供的免疫力，不能有效抵御H7病毒的感染。它们是抗原性截然不同的两种病毒亚型。
3.Results
本实验队列选取了进行H7N9减毒活疫苗接种后28天加强，随后98天后采用A/shanghai/2/2013灭活苗免疫。在按照此程序免疫后105天抽取外周血进行浆细胞分离及测序。利用ELISA技术进行结合能力检测，确定了20株抗体。后续分别检测HAI活性、中和活性和其他流感交叉反应性。其中9株展现出了较强的中和活性；6株存在HAI活性；10株可以与Group1与Group2的流感发生交叉反应。值得一提的是07-5E01、41-5D06、41-5E04这三株抗体存在着显著的广谱反应性。
在小鼠实验中，实验团队发现：0.3 mg/kg（07-5F01、07-5G01、07-4B03、22-3E05和07-5B05）或1 mg/kg（07-5D03和41-5E04）的剂量下就可以对小鼠做到100%保护。非中和抗体(41-5D06, 07-5E01, and 24-4C01)也能起到很好的保护作用。同时，中和抗体对病毒的清除速度大于非中和抗体。
鉴于H3的HA头部被划分为A-E 5个，根据同源性将H7的头部也划分了5个位点。07-4D05抗体结合在Site A处。07-5D03压力下产生的突变株存在G132R，132位的Gly不在之前提到的A-E位点中，而是位于受体结合域中。同样的07-5G01产生的G137E也位于受体结合域中；07-5F01产生了R65K；07-4B03和07-4E02分别产生了S152P和S153P/A440T——位于Site A。07-5B05产生了病毒突变R65W与F535L，当细胞表达R65W突变时，结合能力也随之降低。除此之外，65位的精氨酸对07-5F01的结合至关重要。22-3E05的压力下会产生R149和K182N。LYS182残基位于H7 HA的球头的抗原位点E中。最后，41-5E04产生的两个突变——A143T和D358N中358位的精氨酸残基与H7 HA的结合至关重要。该残基位于HA的茎部，可能是其存在广谱中和活性的基础。
后续在非中和抗体的功能实验中，科研团队也指出：这些非中和抗体可能是通过Fc段发挥功能。在Fc常见的功能中，只存在ADCP——细胞介导的吞噬作用。
4. Discussion
作者：Carole J. Henry Dunand
通讯作者：Patrick C. Wilson
单位：The Department of Medicine, Section of Rheumatology, The KnappCenter for Lupus and Immunology Research, The University of Chicago
年份：2016.06.08
期刊：Cell Host & Microbe
科学问题：H7N9疫苗受试者特异性抗体的表征
讨论：在本研究中，实验团队通过高通量的抗体验证方法，表征了H7N9抗体的保护性。实验结果表明非中和抗体通常也存在一定的保护作用。值得注意的是基于HAI评估的方法中，已经证明之前的流感抗原并非是良好的免疫原。即使使用强佐剂，也很难诱导具有高中和滴度HAI活性抗体。所以利用经典的HAI方法评估可能会遗漏掉对H7保护性的抗体。在功能表征实验中发现：65位精氨酸（ARG）在抗体发挥中和功能起重要作用。同时，交叉反应性的非中和抗体靶向一个全新的HA蛋白表位。重链体细胞突变分析表明：非中和抗体的突变数明显高于中和抗体。总的来说，之前的交叉反应性与突变数目应证了非中和抗体是由之前预存的H1N1交叉反应性抗体产生。突变的广泛积累可能是所有广泛保护性抗体的共同特征。
针对HA茎部的抗体优先使用VH1-69或者VH1-18。这些抗体可能是由之前Group1反应性的抗体recall产生。与Group1病毒相比，Group2流感的HA茎表位的差异应证了序列的差异。此处报道了两个非中和抗体在体内借助Fc的功能发挥保护作用。现有研究表明茎部反应性抗体需要借助Fc的功能，并且可以介导ADCC与ADCP等功能。但有趣的是，实验团队并未在体外实验中重复出ADCC或CDL功能，但是出现了ADCP。实验团队观察到吞噬作用、亲和力、非中和抗体保护之间存在相关性。此外，尽管头部特异性抗体不需要Fc功能就可以发挥体内保护作用，但是中和HA茎部反应性抗体也可以诱导吞噬作用。
总之，这项研究表明：流感疫苗诱导体液免疫的时候中和与非中和抗体都很重要。
