第二卷 第四期 - 2007年十一月二十三日
增強抗體:抗体增強登革病毒感染的作用方式
黎煥耀

國立成功大學醫學院微免所
hylei@mail.ncku.edu.tw

The dual-specific binding of dengue virus and target cells for the antibody-dependent enhancement of dengue virus infection. Journal of Immunology. 2006, 76: 2825-2832.

革病毒有四個血清型,由蚊子傳播至人類造成輕微的登革熱或嚴重可能致死的登革出血熱/登革休克徵候群,它流行於熱帶及亞熱帶地區,WHO估計每年有五千萬至一億的DF及數十萬的DHF,DHF在東南亞地區是兒童最嚴重的傳染性疾病,它已變成一個全球重要的公眾健康問題,台灣每年都會有不同程度的登革疫情,2002年大高雄地區也破記錄的超過五千個感染,帶來社會重大的影響,今年(2007)台南也爆發最嚴重的登革疫情,至今已超過五百例。登革病毒感染引起的登革出血熱的二個特別的臨床徵狀是血小板低下及內皮細胞通透性增加造成血球濃縮,至今只有症狀療法,尚沒有其他治療方法,也沒有登革疫苗可以注射來預防登革疾病。

嚴重的登革出血熱大部份發生在二次感染的病人身上,尤其是不同的血清型病毒感染,這和免疫學原理所言免疫力是可以保護之後的感染完全相反,之前留下的抗體反而增強疾病的嚴重度。抗體依靠性增強假說即是用來說明流行病學上大部份的嚴重登革出血熱/登革休克徵候群主要是二次感染造成的,之前的抗登革病毒抗體無法中和病毒,反而增強登革病毒感染帶有Fc受体的單核球細胞,幫助病毒進入,製造更多的病毒,引發更嚴重的疾病,血清中也確實有增強性抗體存在,可以在單核球細胞上增加登革病毒的感染。但這理論本身無法解釋它的致病分子机制,以及登革出血熱/登革休克徵候群的臨床表現,為什麼增加病毒感染會造成登革出血熱?增加病毒感染除了增加感染量外,是否抑制細胞抗病毒的能力,因而病毒複製能力增加?增強性抗體有何特性?是否所有的細胞都必需有Fc受體才能有增強作用?登革病毒的那一部份(E或prM)是被增強性抗體辨認的?抗體依靠性增強的机制必須釐才有助於發展出只刺激中和性抗體,但沒有增強作用的登革疫苗。

利用流式細胞儀及單株抗體定量登革病毒感染的細胞,在這研究中我們發現anti-E Ab及anti-prM Ab都可以增強登革病毒的感染,這增強作用決定於抗體濃度,和病毒血清型無關,在低濃度這些抗體可以透過感染細胞的Fc受體使病毒更易進入細胞內感染,也增加病毒的複製。特別的是anti-prM Ab還可以和自我蛋白質HSP60結合而增強病毒感染不具Fc受體的細胞,這種雙特異性結合的方式是一個特殊的方式,利用和病毒prM及細胞自我蛋白質雙結合的方式,拉進病毒去感染不帶Fc受體的細胞(圖一)。登革病毒的prM和細胞膜上的蛋白質有交叉反應,可以同時被anti-prM Ab辨認,代表anti-prM Ab也是一個自体抗體,這種看法對登革疾病的致病机制及登革疫苗的研發有很大的影響。利用疫苗來預防傳染性疾病是現代預防醫學重要的一環,登革疫苗的研發自1950年代即開始,五十多年尚未有核准的疫苗可供使用,代表有些困難阻礙它的發展。登革疫苗要能預防四個血清型病毒的感染,現在臨床試驗中的登革疫苗都是活的減毒疫苗或是嵌合体疫苗,使用活登革疫苗的一個原因是要迥避抗體依靠性的增強作用,因為死病毒疫苗只能刺激抗體的製造,力價也不高,時間久了容易變成增強性抗体,另外細胞性免疫力也有可能提供保護力,清除病毒感染的細胞,阻止或減輕疾病的嚴重度。我們發現prM和細胞因為分子模擬的原因而有交叉反應,使得抗prM抗體變成自体抗體,anti-prM 抗體不僅能增強病毒的感染,也變成致病性抗體,增加破壞細胞或組織,因此活登革減毒疫苗在未來使用時會造成問題,注射活減毒疫苗會誘導自体免疫,打過活減毒登革疫苗的人在未來實際登革病毒感染時,可能有造成更嚴重出血性熱的顧慮,這對現在試驗中疫苗的安全性及有效力都會有很大的不確定性。

在登革疫苗的設計上,活減毒疫苗或去活化的病毒因為和自我蛋白質有分子模擬的關係都不是適合的疫苗,外套抗原E是一個較適合發展的疫苗對象。登革病毒感染的保護力是依靠中和性抗體,登革病患血清中,增強性抗體和中和性抗體是並存的,當中和性抗體被稀釋至失去中和能力時,增强性抗體的增强作用才能顯現出來。登革熱和登革出血熱病患的抗登革抗體在增强病毒感染的作用是受抗體濃度決定,和血清型無關,中和抗體和增强抗體間的差異要能區分。一個理想的登革疫苗是只會刺激產生中和性抗體,而沒有增強性抗體或致病性自体抗體,所以在設計E登革疫苗時,它的保護性決定位要保留,但刪除增強性決定位或致病性決定位。這種新的登革疫苗設計的概念會挑戰現行的活減毒疫苗的臨床試驗,但也提供我們一個機會發展出一個安全且有效的登革疫苗。
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