据官方通报,我国佛山市的基孔肯雅热疫情形势不容乐观,截至7月29日,广东佛山已累计确诊病例超过6000例。多数患者症状为发热、皮疹、关节痛,虽病死率极低,但“疼得下不了床”的描述正在社交媒体广泛传播。此次疫情由境外输入引起,目前已有119个国家和地区发现基孔肯雅病毒传播情况,给卫生系统带来压力。面对这一公共卫生挑战,基孔肯雅病毒(CHIKV)相关研究备受关注。
一、 基孔肯雅病毒(CHIKV)
基孔肯雅病毒(Chikungunya virus, CHIKV)是一种由蚊子传播的单股正链RNA病毒,属于披膜病毒科(Togaviridae)甲病毒属(Alphavirus),全长约11.8kb,编码四种非结构蛋白(nsP1–nsP4)和五种结构蛋白(Capsid、E3、E2、6K、E1)。其中,E1和E2糖蛋白构成病毒表面刺突,是中和抗体的主要靶点。

Virology tidbits: August 2014[1]
二、 CHIKV “类似病毒”
主要指在病毒分类、传播方式、临床表现或免疫学反应上与之相似的病毒。
1、 同属病毒:甲病毒属(Alphavirus)成员

其中 RRV、MAYV、ONNV 与 CHIKV 具有极高的免疫学交叉性和相似临床表现。
2、 与CHIKV临床相似的非甲病毒属病毒

这些病毒常与 CHIKV 临床混淆,需依赖 PCR 或抗体检测区分。
三、基孔肯雅病毒抗体研究
基孔肯雅病毒持续对全球公共卫生构成严重威胁,其引发的急性发热、皮疹及慢性衰弱性关节炎给患者带来巨大痛苦。然而,目前尚无特效抗病毒药物或广泛应用的疫苗。深入理解CHIKV与宿主免疫系统的相互作用,精准鉴定其关键的B细胞和T细胞表位,识别出能够诱导保护性免疫或与疾病病理相关的关键病毒抗原表位,是开发高效诊断工具、治疗性抗体和下一代疫苗的基石。为应对这一挑战,科学家们正在积极探索新的研究方法和技术,其中多肽芯片和PhIP seq技术成为重要的研究工具。
1、PhIP-seq:抗体靶点发现的新范式
应用此技术,多个研究团队针对健康人群、自身免疫患者、肿瘤患者、神经相关疾病、虫媒病毒感染患者等来源的样本进行了抗体组学研究[2-4],其中,在神经科学研究中具有广阔的应用前景,尤其是在研究神经系统的自身抗体、神经免疫反应,2019年,Mandel-Brehm, Caleigh et al. 在临床已知抗体阴性的肿瘤伴自免性脑炎患者的脑脊液及血清样本中发现了kelch样蛋白11(KLHL11)抗体[2];2024年,William R. Morgenlander等检测在人类、动物宿主以及节肢动物媒介中已知和新发现的虫媒病毒的抗体,高通量解析了群体规模上针对虫媒病毒(寨卡病毒与登革病毒)的抗体表位信息,并且区分了不同登革热血清型的抗体反应,并识别与中和滴度相关的表位[3];2023年,Shelley Klompus等基于相似和交叉抗原表位的基本原理,针对动物冠状病毒的血清免疫监测,可以在未知具体病毒的情况下,准确检测并预测新流行的发生[4]。
文献导读|NEJM: PhIP-seq技术用于副肿瘤综合征新biomarker发现的研究
文献导读|Nature communications : PhIP-seq技术用于虫媒病毒感染的研究
文献导读|PhIP-Seq技术为人畜共患病早期诊断提供新思路,探索冠状病毒的“免疫交叉反应”
在当前全球基孔肯雅热疫情的严峻形势下,PhIP-seq技术的应用无疑为公共卫生领域带来了新的希望,特别适合用于病毒-抗体反应图谱的绘制、表位鉴定、感染或疫苗后的个体免疫差异研究。
① 可全面绘制“抗体识别图谱”。
快速、高效地分析CHIKV感染后人体产生的抗体谱,揭示关键的特异性表位,不仅有助于抗体标志物的发现,同时还能够揭示患者抗体对基孔肯雅病毒的具体结合表位,为疫苗的研发提供精准的靶点。
· PhIP-Seq可覆盖CHIKV全蛋白组(E1/E2/Capsid/nsP等),识别所有可能被抗体识别的线性表位;
· 不仅能识别中和抗体表位,还可发现可能与免疫病理相关的“非保护性”或“自身反应性”抗体表位。
📌例如:可揭示E2蛋白上哪些区域是群体免疫主导区(immunodominant regions),哪些区域识别频率低但中和效力强。
②能回答个体间抗体应答异质性。
· CHIKV感染后抗体反应存在显著个体差异(年龄、病程、症状严重程度、是否发展慢性关节炎等);
· PhIP-Seq可帮助比较轻症vs 重症、男性 vs 女性、亚洲 vs 非洲人群在抗体识别位点上的差异。
📌对于疫苗研究尤其重要:可用于识别“保护性表位”和“非响应表位”人群。
③ 发现交叉反应抗原与分子模拟风险。
· CHIKV常与其他甲病毒属成员(如Mayaro virus, Ross River virus)或黄病毒属病毒(如DENV、ZIKV)交叉感染;
· PhIP-Seq可揭示抗体对这些病毒的交叉识别表位,筛查分子模拟诱导的自身免疫风险。
📌 某些慢性CHIKV关节炎患者可能识别自身滑膜组织蛋白,其抗体表位与病毒表位高度相似。
目前我们已经构建了人类感染病毒的噬菌体展示文库VirScan,VirScan覆盖了260种病毒,包含了基孔肯雅病毒以及类似病毒,下表所示为基孔肯雅病毒毒株与类似病毒,是一个广泛、多样的病毒抗原肽库用于血清学分析。相较其它抗体检测技术,PhIP seq最大的特点便是高通量、全局性、无偏倚的进行抗体检测,构建基孔肯雅病毒感染后的全景观抗体谱,既能检测当前病毒感染对免疫系统的影响,同时也能检测既往感染带来的个体应答差异,区分不同既往感染史的个体。
总之,PhIP-seq技术在CHIKV研究中的应用,不仅为疫苗研发、生物标志物发现提供了全面支持,更为深入理解CHIKV的致病机制和免疫反应开辟了新的视角。
2、多肽芯片:精准绘制免疫表位图谱
多肽芯片技术的核心在于将大量预先设计好的、代表病毒蛋白质序列的短肽(通常为8-15个氨基酸)以高密度的方式固定在芯片表面。当芯片与待测血清样本(如患者血清)孵育时,血清中存在的特异性抗体将与芯片上的相应多肽表位结合。通过荧光标记的二抗进行检测,即可获得每个肽段的抗体结合信号强度图谱,从而实现对B细胞线性表位的高通量筛选。
E1和E2糖蛋白构成病毒表面刺突,是中和抗体的主要靶点,我们设计构建E1/E2表位全覆盖的多肽芯片,如下图所示,包含92条多肽,每条多肽长15 aa,并重叠5 aa,可用于检测不同病程的患者或疫苗接种情况不同的受试者血清,鉴定优势表位,用于疾病诊断与疫苗研究。
多肽芯片和PhIP-seq是功能强大且互为补充的免疫学研究工具。多肽芯片在已知序列的靶向筛选、线性表位精确定位等研究方面表现出色。PhIP-seq则在无偏倚、大规模的抗体靶点发现,特别是探索与复杂临床表型(如慢性关节炎)相关的免疫特征方面具有无与伦比的优势。
展望未来,应对基孔肯雅病毒的挑战,需要告别“单打独斗”式的研究模式。通过整合多肽芯片和PhIP-seq这两种高通量筛选技术,并结合严谨的下游功能验证实验,建立一个从“发现”到“验证”再到“应用”的系统性研究流程,将极大地加速我们对CHIKV免疫学机制的理解,从而推动新型诊断试剂、治疗性抗体以及安全有效的广谱疫苗的研发进程,最终为控制这一全球性健康威胁贡献决定性的力量。
参考文献
【1】 https://virologytidbits.blogspot.com/2014/08
【2】 Mandel-Brehm, Caleigh et al. “Kelch-like Protein 11 Antibodies in Seminoma-Associated Paraneoplastic Encephalitis.” The New England journal of medicine vol. 381,1 (2019): 47-54.
【3】 Morgenlander, William R et al. “Precision arbovirus serology with a pan-arbovirus peptidome.” Nature communications vol. 15,1 5833. 11 Jul. 2024.
【4】 Klompus, Shelley et al. “Cross-reactive antibodies against human coronaviruses and the animal coronavirome suggest diagnostics for future zoonotic spillovers.” Science immunology vol.6,61 (2021): eabe9950.
关于PhIP-seq技术
噬菌体免疫沉淀测序(Phage-immunoprecipitation sequencing, PhIP-seq)技术是一种高通量抗体谱检测技术,结合了高容量噬菌体展示多肽库、抗体免疫沉淀及高通量测序技术。该项技术可针对数十万种抗原进行血清抗体检测,全面绘制血清抗体谱,是免疫力相关研究的有力工具。
PhIP-seq技术原理
首先选择目标抗原数据库,利用生信分析将每个蛋白切分成连续的具有重叠区的肽段。然后根据肽段序列合成对应的DNA寡核苷酸,连接到载体上并包装成T7噬菌体展示多肽库,即多肽抗原库。当样本血清与多肽抗原库孵育后,通过Protein G/A的磁珠富集抗体特异性的噬菌体,后续将噬菌体DNA进行PCR扩增、建库及测序获得抗原多肽序列,通过分析即可得到血液抗体表位谱组成,进而实现对相关疾病抗体组成特征的解析。
六大噬菌体展示肽库
全国独家定制六大抗体组库,助力解析恶性肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染、致病菌感染、肠道菌群及过敏原抗体组谱组成。
肠道菌群噬菌体抗原库更新升级,新增40多种中国特异性肠道菌种,更新后包含>36万条肽段。
疾病biomarker筛选、病因学研究、免疫力解码研究、疫苗疗效评估。
关于公司
上海抗码芯瑞生物科技有限公司(简称“抗码芯瑞”),由上海交通大学知名教授领衔创立,深耕蛋白组、抗体组领域研究超过20年。公司一直致力于抗体组学前沿技术方法的持续开发及成果转化,建立了国内领先的噬菌体免疫沉淀测序(PhIP-seq)技术平台,独家定制六大抗原组库,并可提供定制化抗原建库服务。抗码芯瑞开展基于PhIP-seq平台的高通量筛选、数据分析及后续验证等技术服务,为抗体组学研究提供整体解决方案。
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