亨尼帕 病毒屬的尼帕病毒（Nipah virus, NiV）和亨德拉病毒（Hendra virus, HeV）是該屬的兩個原型成員，也是唯二的兩個生物安全等級四級（BSL-4）病原體。目前還沒有獲批上市的疫苗及藥物用于病毒感染后的治療。中和抗體是一類具有發展前景的抗病毒藥物，且病毒表面的兩個囊膜蛋白，受體結合蛋白（RBP）和融合蛋白（F）都可以作為中和抗體的主要靶點。相比于RBP，F蛋白具有更高的序列和結構保守性，但是目前F蛋白上還有一些重要的表位的免疫原性是未知的。

5月29日，中國科學院武漢病毒研究所的龔睿團隊聯合曹晟團隊以及中國科學技術大學Sandra Chiu團隊在《Nature Communications》發表了題為“Highly potent C-type nanoantibodies neutralize Nipah and Hendra viruses by cavity filling on fusion glycoprotein”的最新研究成果。研究通過篩選C-型納米抗體（C-type nanoantibody, C-Nab）噬菌體展示文庫及體外親和力成熟，獲得了一株NiV特異性抗體1A1-3-22和一株NiV/HeV廣譜中和抗體2A1-3-8。半衰期延長的2A1-3-8-HLE能夠對NiV感染的倉鼠起到100%的保護效果。冷凍電鏡結構解析發現兩株C-Nabs均靶向F蛋白上一個具有空間位阻效應的漏斗樣表位，它們的中和機制均是通過將F蛋白鎖在融合前構象，阻止其向融合后構象轉變來實現的。2A1-3-8的結合特點在于其獨特的“空腔填充”機制，基于該機制，團隊成功進行了一系列理性設計和優化，包括：1）提升2A1-3-8的中和活性；2）將1A1-3-22從NiV特異性抗體轉變為廣譜中和抗體；3）賦予2A1-3-8來源的克隆跨屬結合活性。

1、2A1-3-8具有優異的體內外生物活性

NiV/HeV廣譜抗體2A1-3-8具有比NiV特異性抗體1A1-3-22更強的、更均衡活病毒中和活性。通過在其C-末端融合一個靶向血清白蛋白的VHH獲得的雙特異性納米抗體2A1-3-8-HLE，其半衰期延長到49.9 h。2A1-3-8-HLE能夠在低至10 mg/kg的劑量下對NiV感染的倉鼠起到完全保護效果，且能顯著降低感染倉鼠肺部的病毒載量及RNA拷貝數。

圖1 C-Nabs的體內外生物活性

2、1A1-3-22和2A1-3-8靶向F蛋白上相似的漏斗樣表位

NiV-F與兩株C-Nabs的復合物結構揭示了1A1-3-22和2A1-3-8均靶向F蛋白上由兩個相鄰原聚體組成的漏斗樣表位。其中，2A1-3-8 Loop 2前端的兩個芳香氨基酸（Y59、F60）插入到漏斗樣表位中由30個保守殘基組成的空腔中（即“空腔填充”機制），且其FR2在與F蛋白的結合中具有重要貢獻。

通過在2A1-3-8的C末端融合不同大小的蛋白，發現隨著融合蛋白分子量增加，它們的結合活性不變，而中和活性隨之降低?；诓《玖Ｗ拥腅LISA及免疫熒光揭示了漏斗樣表位是一個空間限制性表位，即有利于納米抗體接近，而對全長抗體的靶向具有一定的位阻效應，這體現了納米抗體易靶向狹窄抗原表位的優勢。

圖2 C-Nabs的表位表征

3 、1A1-3-22和2A1-3-8的中和機制是將F蛋白鎖在融合前構象

雙分裂蛋白體系從宏觀層面揭示了兩株C-Nabs均能抑制病毒與細胞的膜融合過程；基于負染電鏡的F蛋白變構實驗從微觀層面闡明了1A1-3-22和2A1-3-8發揮膜融合抑制功能是通過將F蛋白鎖定在融合前構象，阻止其向融合后構象轉變來實現的。

圖3 C-Nabs的中和機制

4、利用空腔填充機制增強2A1-3-8的中和活性

通過探究59、60位氨基酸側鏈大小對2A1-3-8中和活性的影響，得出了“第59位氨基酸側鏈越大，第60位氨基酸側鏈越小，2A1-3-8的中和活性越強”的規律。通過Y59W突變獲得的突變體2A1-3-8 WF對NiV和HeV假病毒的中和活性均有所提升。

圖4 2A1-3-8的空腔填充機制及理性設計

5、基于空腔填充機制賦予1A1-3-22廣譜中和活性

1A1-3-22和2A1-3-8的表位幾乎完全保守，但廣譜性卻差異巨大，這是由1A1-3-22表位之外的三個非保守殘基所決定的。通過將1A1-3-22的Loop 1替換為空間上接近的2A1-3-8 Loop 2，從而賦予1A1-3-22空腔填充能力，使得1A1-3-22由NiV特異性抗體轉變為NiV/HeV廣譜中和抗體。

圖5 1A1-3-22特異性原因及廣譜性轉變

6 、2A1-3-8來源的克隆具有跨屬結合活性

副亨尼帕病毒屬的狼牙病毒（Langya virus, LayV）與亨尼帕病毒屬的NiV和HeV的F蛋白表面具有相似的漏斗樣表位。繼續對2A1-3-8進行親和力成熟（包括全長隨機突變與區域隨機突變兩種策略），并使用LayV-F進行序貫篩選，獲得的候選克隆對于LayV-F也能具備交叉結合能力。

圖6 2A1-3-8來源的克隆具有跨屬結合活性

團隊信息:中國科學院武漢病毒研究所的龔睿研究員、曹晟研究員，以及中國科學技術大學的Sandra Chiu教授為本文的共同通訊作者。中國科學院武漢病毒研究所在讀博士生王升東、高級工程師饒桂波及助理研究員張醒海為本文的共同第一作者。該研究得到國家重點研發計劃、中國科學院戰略性先導科技專項等基金的資助。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-73406-4