《Medical Microbiology and Immunology》：Isohemagglutinins exhibit synergistic polyreactivity toward Streptococcus pneumoniae surface antigens: implications for broad-spectrum reactivity of human antibodies
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本研究針對抗體是否普遍存在協同多反應性這一免疫學關鍵問題，以天然抗體同種血凝素（Isohemagglutinins）為模型，系統探究了其對肺炎鏈球菌（Streptococcus pneumoniae）表面多糖抗原的交叉反應性。研究人員通過親和純化、流式細胞術及全國性隊列分析，首次證實同種血凝素通過靶向共同細胞壁多糖（CWP）和特定莢膜多糖實現廣譜結合，但流行病學數據顯示其對侵襲性肺炎鏈球菌病（IPD）的整體保護作用有限，深化了對天然抗體功能多樣性的認知。
在免疫學的傳統認知中，抗體曾長期被視為高度特異性的分子，遵循著經典的“鎖鑰模型”——每個抗體僅能精準識別一個特定的抗原表位。然而，隨著研究的深入，科學家們發現抗體的世界遠比想象中復雜。其中，多反應性抗體（polyreactive antibodies）的發現顛覆了傳統認知，這類抗體能夠以單個分子之身，結合多種結構迥異的抗原表位。它們已成為人類抗體庫的重要組成部分，在抵御病原體入侵的免疫防御中扮演著關鍵角色。盡管如此，當前對多反應性抗體的理解很大程度上源于對工程化單克隆抗體的研究，而對于人體內天然存在的多反應性抗體的探索仍相對有限。
近年來，一項關于人類抗半乳糖-α-1,3-半乳糖（抗-αGal）抗體的研究揭示了一個更為有趣的現象：協同多反應性（synergistic polyreactivity）。即，不同的寡反應性或多反應性抗體克隆可以協同作用，使得整個抗體群體能夠識別種類繁多的抗原。抗-αGal抗體是人類血漿中最豐富的天然抗體之一，研究發現它們能識別91種肺炎鏈球菌血清型中的48種，而這些血清型的多糖結構均不含αGal表位。這種廣譜的反應性并非來自單個“超級”抗體，而是多個具有不同交叉反應模式的抗體克隆協同作用的結果。這引出了一個核心問題：這種協同多反應性是抗-αGal抗體所獨有的，還是天然抗體一個更為普遍的特征？
為了回答這個問題，研究人員將目光投向了另一類特征明確的天然抗體——同種血凝素（Isohemagglutinins）。這些抗體以其對ABO血型抗原（A抗原：末端GalNAcα3[Fucα2]Galβ4GlcNAc-R；B抗原：末端Galα3[Fucα2]Galβ4GlcNAc-R）的特異性而聞名。在缺乏相應A或B抗原的個體（例如，A型血個體缺乏B抗原，會產生抗-B同種血凝素）血漿中，會自然存在這些抗體。同種血凝素在輸血醫學和器官移植中具有至關重要的臨床意義，但其是否也像抗-αGal抗體一樣，具有協同多反應性，從而可能參與針對微生物（如常見的病原體肺炎鏈球菌）的廣泛防御，仍屬未知。
肺炎鏈球菌作為一個理想的研究模型登場。它是一種重要的致病菌，擁有約100種已知血清型，其莢膜多糖（Capsular Polysaccharide, CPS）化學結構多樣，為研究抗體反應模式提供了明確的抗原景觀。更重要的是，針對莢膜多糖的抗體是抵御肺炎鏈球菌感染的關鍵。
為此，發表在《Medical Microbiology and Immunology》上的這項研究，旨在以同種血凝素為模型，探究協同多反應性是否是抗原限定抗體的一個普遍特征，并評估同種血凝素的多反應性在人體防御肺炎鏈球菌感染中的潛在作用。
關鍵技術方法概覽
研究人員首先從健康獻血者的混合血漿（根據ABO血型分組）中，通過ABO抗原親和層析技術純化出抗-A、抗-B以及抗-A,B同種血凝素制備物，并利用時間分辨免疫熒光分析（TRIFMA）、SDS-PAGE和Western blotting對其特異性和純度進行了表征。核心實驗采用流式細胞術，檢測這些純化后的同種血凝素與30種經甲醛固定的、具有代表性的肺炎鏈球菌血清型菌株的結合能力。通過可溶性肺炎球菌莢膜多糖（CPS）和細胞壁多糖（CWP）抑制實驗以及吸附實驗，深入分析了結合的特異性。最后，研究利用丹麥全國性登記數據，將ABO血型（作為同種血凝素譜的替代指標）與血清型特異性侵襲性肺炎鏈球菌病（IPD）事件相關聯，評估其臨床相關性。隊列涵蓋了近260萬有已知ABO血型的個體，其中包含14,071例2歲以上患者的IPD記錄。
研究結果
成功獲得高純度且特異性強的同種血凝素制備物
研究人員成功從不同ABO血型供體的混合血漿中親和純化出抗-A（aA-IH）、抗-B（aB-IH）和抗-A,B（aA,B-IH）同種血凝素。分析表明，制備物中IgG是主要免疫球蛋白類別，且抗體保持了對其特異性ABO抗原的高親和力。與非目標抗原（如甘露聚糖、破傷風類毒素）的抗體相比，同種血凝素得到了顯著富集（約1000至10000倍），證明了純化過程的高效性和特異性。
同種血凝素能與多種肺炎鏈球菌血清型結合
流式細胞術分析顯示，所有三種同種血凝素制備物均能與所測試的30種肺炎鏈球菌血清型菌株結合。這種結合是廣譜的，提示可能存在一個共同的、保守的靶抗原。
細胞壁多糖（CWP）是主要結合靶點
研究表明，同種血凝素能與缺乏莢膜但具有厚CWP層的C-突變株結合，且這種結合可被可溶性CWP有效抑制。這證實了保守的CWP是同種血凝素廣譜結合肺炎鏈球菌的主要靶標，盡管CWP本身并不含有ABO抗原。
同種血凝素亦能靶向特定莢膜多糖
通過可溶性多糖抑制實驗發現，除了CWP，同種血凝素（特別是抗-A同種血凝素）還能特異性結合某些血清型的莢膜多糖（如7F和9V）。當將同源CPS和CWP聯合用于抑制時，對結合的抑制效果優于單獨使用同源CPS或異源CPS-CWP組合，提示存在能夠同時識別CWP和特定CPS的抗體克隆，或存在分別識別不同多糖的克隆群體。
證實協同多反應性的存在
通過用可溶性CWP吸附去除CWP交叉反應性抗體后，再檢測剩余抗體對肺炎鏈球菌的結合，研究人員發現，每種同種血凝素制備物仍能顯著結合約20-25%的測試血清型（例如，抗-A同種血凝素結合9V等）。這些血清型已知不表達ABO樣結構，且不同同種血凝素制備物的結合譜存在部分重疊和差異。這強有力地證明了同種血凝素群體內存在具有不同交叉反應模式的克隆，它們協同作用實現了對多種肺炎鏈球菌抗原的識別。
同種血凝素對侵襲性肺炎鏈球菌病的保護作用有限
基于丹麥全國性登記數據的流行病學分析顯示，總體上，不同ABO血型個體間的IPD總風險沒有顯著差異。當根據體外結合實驗確定的血清型反應性分組進行深入分析時，僅發現一個具有統計學意義的關聯：與A型或AB型血（不產生抗-A或抗-A,B同種血凝素）的個體相比，B型或O型血（能產生抗-A或抗-A,B同種血凝素）的個體患9V血清型IPD的風險降低了約19%（OR 1.2）。這表明，盡管存在體外結合活性，同種血凝素對IPD的整體保護作用似乎有限。
結論與意義
本研究首次令人信服地證實，同種血凝素除了對其經典的ABO血型抗原具有特異性外，還表現出對肺炎鏈球菌表面多糖抗原（包括保守的CWP和特定的CPS）的協同多反應性。這一發現將協同多反應性的概念從抗-αGal抗體擴展到了另一類重要的天然抗體——同種血凝素，支持了“協同多反應性可能是抗原限定抗體的一個普遍特征”這一觀點，深化了我們對天然抗體庫功能廣度的理解。
然而，這種廣泛的體外反應性并未轉化為對IPD的顯著群體水平保護。這可能源于多種因素：大部分反應性針對的是通常認為非保護性的CWP；抗體結合可能未能有效觸發必要的免疫效應功能；個體間同種血凝素反應譜可能存在差異；或者在不產生特定同種血凝素的個體中，其他抗體補償了其功能。從進化角度看，所有ABO血型在人群中的持續存在也暗示，基于血型的抗感染優勢可能并不顯著。
這項研究不僅重塑了對同種血凝素功能景觀的認識，也強調了天然抗體多反應性在宿主防御中作用的復雜性。它為進一步研究其他天然抗體的類似特性奠定了基礎，并提示在評估抗體介導的免疫保護時，需考慮抗體群體的協同作用及其功能輸出的多重調控因素。未來的研究可聚焦于分離單個同種血凝素克隆以精確解析其特異性，并通過功能實驗探討其結合后的生物學效應，從而更全面地揭示這類天然抗體在免疫監視和病理過程中的雙重角色。
