【文獻(xiàn)閱讀】Nature Nanotechnology|把病毒“粘”在黏液里：一種全新的呼吸道免疫防線

呼吸道病毒（如流感病毒、SARS-CoV-2）的防控長(zhǎng)期面臨一個(gè)關(guān)鍵瓶頸：現(xiàn)有疫苗與抗病毒藥物主要依賴系統(tǒng)性免疫應(yīng)答或全身給藥，無(wú)法在病毒入侵的初始位點(diǎn)——呼吸道黏膜層——提供即時(shí)物理阻斷。呼吸道表面的黏液層本是抵御病原體的第一道天然屏障，但病毒通過(guò)進(jìn)化已具備穿透黏液、感染上皮細(xì)胞的能力。因此，如何在病毒進(jìn)入細(xì)胞前將其"固定"于黏膜表面，成為呼吸道感染防控的重要技術(shù)挑戰(zhàn)。

近日，美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院Liming Zhao、Yueh-hsiu Chien聯(lián)合美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院國(guó)家過(guò)敏和傳染病研究所校內(nèi)研究部病毒學(xué)實(shí)驗(yàn)室Andrea Marzi和德克薩斯大學(xué)Wen Jiang聯(lián)合報(bào)道了一種全新的黏膜免疫增強(qiáng)策略：黏液錨定雙特異性納米抗體。通過(guò)分子設(shè)計(jì)，使單個(gè)納米抗體同時(shí)具備“識(shí)別病毒”和“結(jié)合黏液”的雙重功能，可將病毒固定在呼吸道黏液中同時(shí)，發(fā)揮中和作用。這為呼吸道病毒的即時(shí)防護(hù)與傳播阻斷提供了一種全新的技術(shù)路徑。相關(guān)成果以“Engineered mucus-tethering bispecific nanobodies enhance mucosal immunity against respiratory pathogens”為題發(fā)表在國(guó)際知名期刊Nature Nanotechnology雜志上。

本研究首先在體外模型中驗(yàn)證了黏蛋白的抗病毒作用。實(shí)驗(yàn)顯示，外源黏液覆蓋可顯著降低流感病毒感染效率，而使用特異性蛋白酶（StcE）降解黏蛋白后，保護(hù)效應(yīng)消失，證實(shí)黏蛋白是黏膜屏障發(fā)揮抗病毒功能的關(guān)鍵組分。進(jìn)一步的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，在存在黏蛋白的條件下，黏液錨定納米抗體（Nb.I9-H17）對(duì)H1N1病毒的抑制效果顯著優(yōu)于無(wú)黏液結(jié)合能力的對(duì)照納米抗體；而在無(wú)黏液環(huán)境中，兩者效果相近。這一結(jié)果直接證明該策略的優(yōu)勢(shì)來(lái)源于對(duì)天然黏膜屏障的協(xié)同利用，而非單純的病毒中和能力增強(qiáng)。

圖1：呼吸道黏液的抗病毒作用及其對(duì)黏蛋白的依賴性

在小鼠流感模型中，該策略展現(xiàn)出顯著的局部滯留優(yōu)勢(shì)。由于黏液錨定作用，納米抗體在呼吸道的停留時(shí)間大幅延長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)了持續(xù)的病毒捕獲與中和（圖2）。在倉(cāng)鼠SARS-CoV-2傳播模型中，該技術(shù)不僅降低了受試動(dòng)物的病毒載量，更有效減少了病毒在個(gè)體間的傳播效率，顯示出其在疫情控制中的潛在應(yīng)用價(jià)值（圖3）。

小鼠體內(nèi)成像結(jié)果清晰顯示：黏液錨定納米抗體在鼻腔和肺部的滯留時(shí)間顯著延長(zhǎng)，24–72小時(shí)內(nèi)仍保持較高信號(hào)強(qiáng)度，而對(duì)照納米抗體則迅速被清除。這種長(zhǎng)期滯留并非源于被上皮細(xì)胞吸收，而是穩(wěn)定停留在黏膜表面，形成一層“功能化防護(hù)層”。

圖2：黏液錨定納米抗體在呼吸道內(nèi)的長(zhǎng)期滯留特性

如圖3所示，在短時(shí)間接觸條件下，預(yù)先接受黏液錨定納米抗體處理的健康倉(cāng)鼠，其呼吸道中病毒 RNA 水平和感染性病毒滴度顯著降低，表明病毒傳播效率被有效削弱。這一結(jié)果提示，該策略不僅能保護(hù)個(gè)體免受感染，還可能在群體層面降低傳播風(fēng)險(xiǎn)。

圖3：黏液錨定納米抗體在倉(cāng)鼠模型中可顯著降低 SARS-CoV-2的傳播

綜上，該研究亮點(diǎn) 在于雙特異性抗體技術(shù)在黏膜免疫領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用，以“黏蛋白為錨點(diǎn)"的設(shè)計(jì)思路，為黏膜免疫增強(qiáng)策略的開(kāi)發(fā)提供了重要的理論依據(jù)和創(chuàng)新探索。傳統(tǒng)全身給藥的抗 體藥物在呼吸道黏膜的滲透與滯留能力有限，而該技術(shù)通過(guò)"物理錨定"策略，將抗體作用范圍精準(zhǔn)限制于感染高發(fā)部位，提高了局部藥物濃度并減少了系統(tǒng)性暴露。此外，該技術(shù)平臺(tái)具有良好的可擴(kuò)展性。通過(guò)更換病毒識(shí)別模塊，可快速開(kāi)發(fā)針對(duì)其他呼吸道病原體（如RSV、副流感病毒）的變體，為應(yīng)對(duì)新發(fā)呼吸道傳染病提供了一種模塊化的技術(shù)儲(chǔ)備。