Nature | 呼吸道合胞病毒：F蛋白突变约束与抗体中和逃逸图谱

撰文|易

呼吸道合胞病毒（RSV）是婴儿住院的首要原因，也是全球婴儿死亡的重要原因。以F蛋白为靶点的单克隆抗体nirsevimab与clesrovimab近年相继获批用于婴儿RSV预防，nirsevimab对RSV相关婴儿住院的保护效力约为75%至80%，并已在广泛使用的国家显著降低婴儿住院率。然而病毒耐药始终是悬而未决的威胁：Regeneron的抗F抗体suptavumab曾于2015至2017年因循环中RSV-B毒株出现耐药突变而在III期临床试验中失败，使用最广泛的nirsevimab也已零星检出耐药突变。由于既往研究仅通过实验室传代或检查抗体结合足迹识别出有限的耐药突变，对F蛋白突变如何影响抗体中和缺乏完整的定量认识，公共卫生层面的基因组监测一直受制于这一知识缺口。

近日，美国弗雷德·哈钦森癌症研究中心的Jesse D. Bloom团队在Nature期刊发表题为Mutational constraints on RSV F and its neutralization by antibodies的研究论文，将双价IgG结合的生物物理模型与假病毒深度突变扫描相结合，几乎完整测量了F蛋白几乎所有氨基酸突变对细胞进入功能以及对nirsevimab、clesrovimab等关键抗体IgG与Fab形式中和活性的影响，解释了nirsevimab耐药突变在B亚型中更为常见的现象，并把测量结果转化为可实时评估自然毒株耐药风险的监测平台。

研究团队首先构建了描述突变如何影响Fab与双价IgG中和的生物物理模型，其核心洞察是当Fab亲和力足够高时，降低Fab亲和力的病毒突变几乎不会削弱IgG中和，因为双价结合使绝大多数IgG保持与病毒结合；而Fab亲和力较低时，这种缓冲作用消失。以nirsevimab对A、B两亚型F蛋白的亲和力差异为参数，模型预测已知的B亚型逃逸突变K68Q与(K/N)201S会削弱两种亚型的Fab中和，却只削弱B亚型的IgG中和，假病毒中和实验证实了这一预测，说明nirsevimab逃逸突变在B亚型更普遍的原因是其对A亚型F蛋白亲和力更高，双价IgG结合在A亚型中缓冲了突变的影响；由此推论，测量突变对Fab中和的影响比IgG更具跨毒株可推广性。

为安全地测量F蛋白全部突变的功能效应，研究团队采用只编码F蛋白、仅能完成单轮细胞进入的假病毒深度突变扫描，以1950年代分离的A亚型Long株F为骨架构建两个独立文库，覆盖胞外区几乎所有氨基酸突变，在表达TIM1附着因子的293T细胞上量化每个突变的细胞进入能力。结果显示，融合肽等核心功能区受到强约束，三聚体顶端区（nirsevimab靶向的抗原区）是突变容忍度最高的区域，clesrovimab靶向的侧面抗原区IV所受约束更强；自然序列中绝大多数F突变对细胞进入影响很小，仅蛋白酶切基序附近的S99N与T101P例外，反映假病毒进入与真实病毒适应性之间存在差异。

在此基础上，研究团队测量了全部功能耐受突变对nirsevimab与clesrovimab中和的影响：影响nirsevimab的突变集中于64至73位与201至216位，除已知位点外还新发现了67、73、206至207、210至211与215至216位等此前未报道的耐药位点；影响clesrovimab的突变集中于426至470位，并新发现426、429、433与470位，且clesrovimab表位内的强耐药突变更少，因为其表位突变对细胞进入功能的损伤更大。个别假病毒中和实验与深度突变扫描的IC50变化高度相关；对B亚型B1株的验证表明A亚型Fab测量可外推至B亚型，N67T与K209Q两个亚型差异位点解释了nirsevimab对B亚型Fab效价更低的原因，而N67T、K68Q、K201S与K209Q单独几乎不影响A亚型IgG中和、组合后却能显著削弱，凸显了刻画Fab效应的意义。

此外，深度突变扫描使实时耐药监测成为可能。研究团队为每条RSV序列计算逃逸评分（各突变相对Long株对Fab中和影响之和，以及最大单突变效应），整合进基于Pathoplexus最新数据的Nextstrain系统发生树并保持在线更新。分析显示高逃逸评分序列不足1%，呈零星分布且未发生持续传播，但确有耐药毒株在人群中出现过有限传播；合成高评分毒株假病毒的验证表明绝大多数确实中和活性下降，其中包含K201I、K201E（nirsevimab）与R429S（clesrovimab）等新鉴定突变，仅一株A亚型毒株因S211R与邻近R213S的上位性作用而例外。对历史与候选抗体的分析同样有警示价值：suptavumab的III期试验失败由B亚型S173L突变介导，该突变几乎不损害细胞进入功能，且在2015年11月试验启动前已扩散至约半数B亚型序列，说明若当时具备本研究的测量能力，失败本可预见；palivizumab耐药突变集中于255至277位；面向低收入与中等收入国家的候选抗体RSM01的耐药位点与nirsevimab仅部分重叠，候选抗体鸡尾酒的1B6与1A2各自受截然不同的突变集合影响，其中1A2因对F蛋白亲和力极高而对突变高度稳健；靶向顶端的抗体（nirsevimab、RSM01、1B6）的耐药突变往往比靶向侧面的抗体（clesrovimab、1A2）的耐药突变更耐受细胞进入功能的损失。

综上所述，本研究以单突变分辨率完成了RSV F蛋白对公共卫生重要抗体的耐药全景图谱，阐明了Fab效价与表位特异性共同决定病毒突变如何影响抗体中和的定量原理，并把实验测量直接转化为实时基因组监测工具。

https://doi.org/10.1038/s41586-026-11030-4

制版人： 十一

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