有效啟動B細胞前驅細胞是誘導V2頂端廣泛中和抗體(bNAbs)的一個關鍵限制步驟。本研究描述了一種新型的針對原始B細胞的HIV-1 Env疫苗(CAP256.OPT4),其啟動V2頂端bNAb前驅細胞的效率比野生型HIV-1 Env高出30至400倍,並在超過90%的獼猴中誘導出包含N130糖基化病毒的中和廣度。研究利用三種不同的遞送平台——持續複製的猿猴人類免疫缺陷病毒(SHIVs)、蛋白質奈米粒子及mRNA技術,證明在感染或免疫後4週即可啟動bNAb,12週時血漿中即展現中和廣度。
在14隻感染SHIV的獼猴中,中和廣度在21種病毒面板中最高達90%,中和效價最高達1:20,000(50%抑制稀釋度,ID50)。從這些動物中分離出的單株bNAb同樣展現廣泛且強效的中和能力,冷凍電子顯微鏡結構顯示三條不同血統的bNAb均以典型的針狀HCDR3區域與Env結合。Env與抗體的共演化及結構分析識別出五個關鍵殘基及環狀結構特徵,這些特徵受到正向選擇且與中和廣度的時間性相關性顯著。
重要的是,設計用於捕捉這些特徵的初免-增強免疫原能誘導對全球多樣病毒(包括含N130糖基的病毒)具有廣泛且強效的中和反應。此外,獼猴bNAb並不限於IGHD3-15*01重鏈等位基因。這些結果擴展了獼猴模型在HIV-1疫苗設計中的應用價值,並為在人類及獼猴中誘導V2頂端bNAb提供了分子設計藍圖。