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広範囲中和HIV-1抗体（bNAbs）は、複数のHIV-1ウイルス株を中和する中和抗体です。 [ 1 ] bNAbsは、ウイルスの保存されたエピトープを標的とするという点で独特です。つまり、ウイルスが変異しても、標的となるエピトープは依然として存在します。[ 2 ]対照的に、非bNAbsは、固有のエピトープを持つ個々のウイルス株に特異的です。bNAbsの発見は、 HIVだけでなくインフルエンザなどの急速に変異する他のウイルスにも有効なワクチンの発見という重要な研究分野につながりました。
以下の表は、さまざまなHIV-1 bNAbsの特性を示しています[ 3 ]
保存されたエピトープを標的とするだけでなく、bNAbsは免疫グロブリン（Ig）アイソタイプおよびサブクラスに長い可変領域を持つことが知られています。非bNAbsと比較すると、生殖細胞系免疫グロブリンアイソタイプの配列の多様性は7倍です。これは、bNAbsが胚中心における強い親和性成熟によって発達することを示唆しており、これが可変Igドメインの配列の多様性が高い理由です。実際、bNAbsを発症したHIV-1患者は、胚中心活性のバイオマーカーである血漿CXCL13のレベルが比較的高いことから、高い胚中心活性を示すことがわかっています。
bNAber [ 4 ]（現在は閉鎖）やLANL [ 5 ]のようなオンラインデータベースは、新しいHIV bNAbの発見を常に報告し、更新している。
1990年、研究者らは、それまでに見られたどの抗体よりもはるかに強力な、最初のHIV広域中和抗体（bNAb）を特定した。彼らは、抗体を活性化するウイルス成分、すなわちエピトープを正確に特定した。HIVの表面タンパク質gp120の先端にある6つのアミノ酸がその原因であった。最初のbNAbは臨床的に無関係であることが判明したが、1994年に別のチームが患者から採取した細胞に作用するbNAbを単離した。この抗体は、多くの変異よりも長く存続するgp120の「保存された」部分に結合し、低用量で試験した24株のうち17株に影響を与えた。多くの株にわたってタンパク質gp41に作用する別のbNAbが発見された。抗体は活性化するために抗原を必要とするが、これらは当初特定されていなかった。[ 6 ]
時が経つにつれて、より多くのbNAbsが単離され、単一細胞抗体クローニングによって研究用の抗体を大量に生産することが可能になった。現在では、HIV患者の最大25%に低レベルのbNAbsが見られる。bNAbsは長年にわたって進化し、他の抗体の約3倍の変異を蓄積する。[ 6 ]
2006年までに、研究者たちは複数のHIV株に作用するいわゆる「広域中和抗体」（bNAb）をいくつか特定した。彼らはアフリカ、南アジア、英語圏のHIV感染者から採取した1800の血液サンプルを分析した。彼らはある女性の抗体産生B細胞3万個を個別に調べ、162種類の異なるHIV株の70%以上が感染を確立するのを阻止できる2つの抗体を分離した。2009年以降、研究者たちは50種類以上のHIV bNAbを特定している。[ 6 ]
2006年、マラウイ人の男性が感染後数週間以内に研究に参加した。彼は1年以上にわたり繰り返し献血を行い、研究者たちはそれを用いて、彼のウイルスのgp120の変化、抗体反応、そして最終的にbNAbが出現するまでのタイムラインを作成した。研究者たちは、他の被験者でも同様の結果を得るために、この進化を誘導したいと考えている。大規模なgp120ライブラリーのスクリーニングにより、元の抗体とそこから進化した成熟したbNAbの両方に強く結合するライブラリーが見つかった。両方の抗体が標的とするエピトープのみを含む改変gp120を患者に投与することで、免疫系を「プライミング」し、その後、可能な限り自然な構成で三量体スパイクを含むブースターを投与することができる。しかし、bNAbがHIV感染を予防できるかどうかはまだ研究中である。[ 6 ]
2009年、研究者らは10年ぶりに発見された最初のHIV広域中和抗体（bNAb）を単離し、その特性を明らかにした。最も広域的な中和抗体はPGT151とPGT152であった。これらは多数のHIV株の約3分の2をブロックすることができた。他のほとんどのbNAbとは異なり、これらの抗体はEnvまたはEnvのサブユニット（gp120またはgp41）上の既知のエピトープには結合しない。代わりに、両方の部分に結合する。gp120とgp41は三量体として集合する。bNAbの結合部位は、宿主細胞に侵入するEnvの形態である三量体構造上にのみ存在する。[ 7 ]
近年、HIV-1広域中和抗体（bNAb）の発見が増加している。