通过两步机制诱导产生广谱中和性 HIV 抗体，可为疫苗设计提供信息

广谱中和抗体（bNAbs）被认为是预防和治愈艾滋病疫情的关键组成部分，有助于实现持续的疫情控制。bNAbs 靶向 HIV 包膜（Env）糖蛋白上高度保守的表位，例如 V3 糖链，从而阻止病毒进入宿主细胞，提供保护性免疫。疫苗和治愈研究面临的主要障碍之一是缺乏一种能够快速、可靠地诱导产生具有临床保护滴度的强效 bNAbs 的非近交系动物模型。这种模型将有助于解析 bNAb 诱导和成熟的分子通路，最终指导疫苗的迭代设计。

强效广谱中和抗体（bNAb）仅在少数慢性感染患者体内自然产生，通常需要数月甚至数年时间，进化后的 Env 变体才能与 bNAb 前体 B 细胞结合，随后经过复杂的亲和力成熟途径，最终获​​得广谱和强效抗体。尽管对人类 Env-bNAb 共进化的研究已为免疫原设计提供了参考，但由于缺乏纵向测序数据，且考虑到每种感染病毒株的独特性，这些研究结果难以推广。猴-人免疫缺陷病毒（SHIV）模型通过对感染同一病毒的多只猕猴进行详细分析，克服了这一局限性；然而，在感染携带原始 Env 的 SHIV 的动物中，bNAb 的产生仍然不常见且缓慢。我们假设，通过设计一种表达表位聚焦 Env 的 SHIV（SHIV.5MUT），选择性地暴露 V3 糖基化表位，可以提高 bNAb 诱导的一致性和速度。

SHIV.5MUT 感染在 22 只猕猴中的 14 只体内迅速诱导产生了强效的 V3 聚糖广谱中和抗体 (bNAb)，且在感染后的第一年内即可观察到。相比之下，感染亲代毒株 SHIV.BG505.N332（其 Env 蛋白 V1 区仅有四个氨基酸差异）的 14 只动物中，没有一只在相同时间内产生 bNAb。我们从 SHIV.5MUT 感染的动物中分离出了 12 个不同的 bNAb 谱系，这些谱系对包含 130 种病毒的测试组病毒的中和广度高达 68%，与目前已知的最佳人源 V3 聚糖 bNAb 相当。这些 bNAb 表现出结构和遗传多样性，利用了多种不同的作用角度和免疫球蛋白基因，并且 CDRH3 环的长度从 14 个氨基酸到 25 个氨基酸不等。纵向 B 细胞受体测序能够明确推断出这 12 个 bNAb 前体。与此同时，纵向病毒 Env 测序揭示了一种在多种动物中普遍存在的双步 bNAb 诱导机制。具体而言，初始体液免疫应答靶向 5MUT Env 特有的暴露 V1 区，并筛选出具有缩短且低糖基化 V1 环的病毒逃逸变体。这些突变增加了底层 V3 糖基表位的可及性，从而能够启动多个 V3 糖基化 bNAb 前体 B 细胞。后续 Env-bNAb 共同进化的共同途径揭示了 10 个关键的 Env 突变和两个 V1 环特征，这些特征可能驱动了亲和力成熟和中和广度的获得。

我们描述了一种在非近交系猕猴中快速、稳定诱导 V3 糖基化广谱中和抗体（bNAb）的模型。这些 bNAb 的免疫遗传学和结构多样性，以及它们的广谱性和效力，可作为未来疫苗试验的基准。Env-bNAb 共同进化导致中和广谱性的常见途径，可作为下一代免疫原设计的蓝图。