人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)是艾滋病(acquired immunodeficiency syndrome, AIDS)的病原体。据中国卫生部通报显示,截至2010年10月底,累计报告艾滋病病毒感染者和病人370393例,其中病人132440例;死亡68315例。虽然上升幅度有所减缓,但是艾滋病疫情持续上升;而且局部地区和特定人群疫情严重1。疫苗在传染性疾病的控制中已被证明是行之有效的方法。HIV-1广谱中和抗体(broadly neutralizing antibodies, bNAbs)不仅可以延缓病情进展也可以预防病毒感染。HIV-1疫苗尚不能在人体诱导高水平的广谱中和抗体。在HIV-1自然感染早期,患者体内可产生包膜蛋白特异性抗体,中和敏感株,但是不能中和临床分离株。随着感染的持续,部分HIV-1患者(10%~30%)的血清能够广泛中和不同遗传背景的临床分离株,含有bNAbs。中国HIV-1优势亚型(95%以上)为B’(或者Thai B)亚型、BC重组亚型和AE重组亚型。B’亚型主要流行区是河南和河北,AE和BC重组体主要流行区是广西和云南及新疆,BC重组体也流行于四川省。不同亚型或者重组体的HIV-1生物学特征并不一致,凸显了研究中国HIV-1流行病毒株诱导的免疫血清的重要性。课题首先鉴定、保存和提取了60株HIV-1包膜蛋白表达质粒(Env),应用骨架质粒pSG3△Env和包膜蛋白质粒Env共同转染293T细胞,制备了46株HIV-1假型病毒,来自AE、B、B’、BC和C等5个clade/CRF,包含了国际标准株和中国流行株。应用单克隆抗体b12、2G12、2F5和4E10检测了HIV-1病毒株的中和敏感性,结果与文献报道一致,提示假型病毒制备成功。进而,课题应用46株假型病毒筛选了39份中国HIV-1感染者血清,结果显示:(1)17份血清无中和活性或仅能中和敏感株;(2)8份血清能中和1个clade/CRF的病毒株;(3)14份血清能够中和2个以上clade/CRF的病毒株;(4)患者血清的中和和活性与患者的HIV-1包膜的基因型有关联;(5)患者血清的中和活性与患者的感染时间呈正相关。应用V3肽段吸附试验和b12等单克隆抗体进行的病毒捕获竞争抑制试验表明:(1)V3肽段吸附可以降低部分患者血清的中和活性;(2)血清的广谱中和活性可能不是V3抗体介导的;(3)CD4bs抗体可能介导了血清的广谱中和活性;(4)患者血清中的CD4bs抗体并不总是具备广谱中和活性;(5)患者血清中的CD4bs抗体可能包含了新近分离的VRC01和VRC03等抗体(;6)只有患者NJ019的血清中可能含有2G12抗体。最后,课题应用编码中国BC重组体gp120共有序列的DNA疫苗和蛋白质疫苗,通过DNA初免和蛋白质疫苗加强(DNA prime + protein boost)策略接种新西兰白兔,考察其诱导的动物免疫血清的中和活性,结果显示:(1)成功制备了编码中国BC重组体gp120共有序列的DNA疫苗和蛋白质疫苗;(2)与gp120蛋白单独免疫组(protein alone)比较,gp120核酸疫苗初免后gp120蛋白疫苗加强免疫(DNA + protein)可以获得更高水平的gp120特异性抗体;(3)protein alone或者DNA + Protein免疫血清都可以中和表达疫苗序列的假型病毒株以及中和敏感株SF162;(4)V3肽段吸附可以显著降低免疫血清对表达疫苗序列的假型病毒株以及SF162的中和活性;(5)仅有DNA + Protein免疫血清可以中和BC临床分离株;(6)除了能中和B’亚型的HN24之外,DNA + Protein免疫血清不能中和来自其他亚型的临床分离株;(7)V3肽段吸附不能降低DNA + Protein免疫血清对BC临床分离株和HN24的中和活性;(8)病毒捕获竞争抑制试验表明,DNA + Protein免疫血清的中和活性可能由CD4bs抗体介导,如b12,但是可能不含有VRC01或者VRC03;(9)动物免疫血清中可能不含有2G12抗体。研究中国HIV-1患者的bNAbs以及中国HIV-1包膜蛋白共有序列疫苗具有重要的理论意义和现实意义:(1)对bNAbs产生规律的解析有助于理解HIV-1与宿主的相互作用;(2)对bNAbs识别的广谱中和表位的理解有助于改进设计免疫原;(3)HIV-1包膜蛋白共有序列降低了疫苗与临床分离株的遗传距离,是诱导广谱中和抗体的有效途径之一。