针对一种保守表面多糖的抗体能够对产β-1,6-聚-<i>N</i>-乙酰葡萄糖胺（PNAG）的多种微生物病原体具有保护作用

工程（英文） ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (7) : 81 -90. DOI: 10.1016/j.eng.2023.09.012

研究论文

针对一种保守表面多糖的抗体能够对产β-1,6-聚-N-乙酰葡萄糖胺（PNAG）的多种微生物病原体具有保护作用

作者信息 +

Antibodies Targeting a Conserved Surface Polysaccharide Are Protective Against a Wide Range of Microbial Pathogens Producing β-1-6-Linked Poly-N-Acetylglucosamine (PNAG)

Xi Lu ^a^,^# ,
Guoqing Li ^a^,^# ,
Jing Pang ^a^,^# ,
Xinyi Yang ^a ,
Colette Cywes-Bentley ^b ,
Xuefu You ^a ,
Gerald B. Pier ^b^,^* ,

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Received	Accepted	Published
2023-06-23	2023-09-11
Issue Date
2024-06-14

PDF (5847K)

摘要

β-1,6-聚-N-乙酰葡萄糖胺（PNAG）是一种由许多细菌、真菌、原生动物（甚至丝虫）寄生虫产生的保守表面多糖。由于这种广泛的表达特性，PNAG成为疫苗开发的一个有吸引力的靶标，因为它可能涵盖多种微生物。近年来，关于PNAG表达生物学的重要特性研究取得了显著进展，已经在许多细菌中研究了用于生产PNAG生物合成蛋白与酶的操控子分子特征和调控机制。此外，PNAG的生理功能也得到了进一步阐明。基于PNAG的疫苗和针对PNAG的抗体在临床前研究中显示出了极大的潜力。此外，针对疫苗和抗体的临床试验已经在人体和有经济价值的动物中进行，且结果令人鼓舞。尽管前路并非坦途，但我们对基于PNAG的新疫苗和免疫治疗药物能够通过验证并最终获得临床使用许可，以对抗多种传染性病原体，持乐观态度。

Abstract

Theβ-1-6 -linked poly- N -acetylglucosamine (PNAG) polymer is a conserved surface polysaccharide produced by many bacteria, fungi, and protozoan (and even filarial) parasites. This wide-ranging expression makes PNAG an attractive target for vaccine development, as it potentially encompasses a broad range of microorganisms. Significant progress has been made in discovering important properties of the biology of PNAG expression in recent years. The molecular characterization and regulation of operons for the production of PNAG biosynthetic proteins and enzymes have been studied in many bacteria. In addition, the physiological function of PNAG has been further elucidated. PNAG-based vaccines and PNAG-targeting antibodies have shown great efficacy in preclinical research. Furthermore, clinical tests for both vaccines and antibodies have been carried out in humans and economically important animals, and the results are promising. Although it is not destined to be a smooth road, we are optimistic about new vaccines and immunotherapeutics targeting PNAG becoming validated and eventually licensed for clinical use against multiple infectious agents.

关键词

聚-N-乙酰葡萄糖胺 / 结合疫苗 / 单克隆抗体

Key words

Poly- N-acetylglucosamine / Conjugate vaccine / Monoclonal antibody

引用本文

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卢曦,李国庆,庞晶,杨信怡,Colette Cywes-Bentley,游雪甫,Gerald B. Pier. 针对一种保守表面多糖的抗体能够对产β-1,6-聚-N-乙酰葡萄糖胺（PNAG）的多种微生物病原体具有保护作用[J]. 工程（英文）, 2024, 38(7): 81-90 DOI:10.1016/j.eng.2023.09.012

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1 引言

1.1 从胞外多糖（EPS）到β-1,6-聚-N-乙酰葡萄糖胺（PNAG）多糖

EPS是由细菌、真菌、藻类和原生动物寄生虫等微生物合成的复杂结构[1‒3]。它们是由重复的糖单元组成的长链，通常是在环境压力、营养限制或其他刺激下产生的。微生物可以利用EPS作为保护层，或用作附着在物体表面的手段。此外，EPS在工业和生物医学领域有广泛的应用，包括在食品、制药和化妆品中的使用[4]。例如，一些细菌产生的EPS可以用作食品中的增稠剂、稳定剂和乳化剂，而真菌产生的EPS则被作为益生物质研究[5]，有助于促进有益胃肠道（GI）细菌的生长。EPS可以是同型多糖，由单一类型的单体以线性或分支链的方式重复组成，如纤维素、几丁质和保守的微生物表面PNAG，或是由多种单体按不同的比例和序列组成的异型多糖，包括黄原胶、透明质酸和海藻酸[6]。EPS的结构和组成在不同的细菌菌株之间甚至在同一菌株的不同生长条件下可能大相径庭，使得EPS成为一个多样化和复杂的分子类群[7]。

PNAG是由N-乙酰葡萄糖胺（GlcNAc）单糖单元通过β-1,6糖苷键连接组成的线性同聚物，如图1所示。到目前为止，PNAG已在超过75种微生物的表面上被检测到（图2），包括但不限于革兰氏阳性细菌[如金黄色葡萄球菌（S. aureus）、表皮葡萄球菌（S. epidermidis）、放线菌属牙龈菌（A. actinomycetemcomitans）、粪肠球菌（E. faecalis）、枯草芽孢杆菌（B. subtilis）]、革兰氏阴性细菌[如大肠杆菌（E. coli）、鼠疫耶尔森菌（Y. pestis）、鲍曼不动杆菌（A. baumannii）]、真菌[如链霉菌和白色念珠菌（C. albicans）]，以及原生动物[如疟原虫（Plasmodium spp.）] [8]，具体例子见表1 [1,9‒18]。最近，PNAG也在丝虫心丝虫（D. immitis）（一种引起犬心丝虫的寄生虫）中被检测到（图2）。在所有涉及PNAG免疫组化检测的微生物表面的研究中，都进行了验证性实验，通过使用PNAG降解酶despersin B或对照酶几丁质酶进行处理，后者由于PNAG（β-1,6）和几丁质（β-1,4）之间糖苷键的差异，无法降解PNAG [1]。

PNAG在葡萄球菌中称为葡萄球菌间细胞黏附素（PIA），在大肠杆菌和肠球菌中称为多葡萄糖胺（Pga），而在百日咳分枝杆菌中则称为百日咳多糖（BPS）。它是由在鼠疫耶尔森菌中的血红素存储位点（Hms+）基因编码的蛋白质合成的。

1.2 PNAG的生物合成

PNAG的生物合成途径已被研究了数十年，但仅在有限数量的细菌菌株中得到了全面阐明。在革兰氏阴性菌中（如大肠杆菌[19‒20]）PNAG通过一种合酶依赖性的途径产生，该途径包含一个跨内膜的合酶蛋白PgaC、一个具有两个N端跨膜螺旋的小内膜蛋白PgaD以及一个跨外膜的β桶孔蛋白PgaA，PgaA作为一种外膜相关的三角形四肽重复（TPR）蛋白起作用。合酶PgaC在其胞质面上具有一个糖基转移酶域，可使用尿苷二磷酸（UDP）- GlcNAc-合成PNAG前体，这些前体随后被转运穿过内膜进入周质。PgaD可以与PgaC结合形成PgaCD复合体，这是一种新型的环二鸟苷酸（c-di-GMP）受体。如果PgaD不能形成复合体或者不能与c-di-GMP结合，其会迅速降解[21]。PgaB位于周质内，具有一个N端去乙酰酶域和一个带有糖苷水解酶活性的C端PNAG结合结构域。其是一种低效的去乙酰酶，可以部分N端去乙酰化前体PNAG（在大肠杆菌中为3%~5%、在放线共生放线杆菌中为10%、在鲍曼不动杆菌中为15%~20% [12]）；PgaB在破坏PNAG依赖性生物膜方面也起着重要作用[22]。成熟的PNAG由位于外膜的PgaA转运，随后通过目前未知的机制固定在细胞表面。pga操纵子内的所有四个基因对于PNAG的产生都是必需的。第二信使c-di-GMP可以与PgaCD结合，以稳定复合体的相互作用并别构地激活PgaC的糖基转移酶活性，从而控制PNAG合成的初始步骤[21]。

在葡萄球菌中，icaABCD基因座是pgaABCD的同源物，负责PNAG的产生[23]。质膜蛋白细胞间黏附素A（IcaA）是一种低效N-乙酰葡萄糖胺转移酶，其使用UDP-GlcNAc来启动生物合成，并与IcaD结合形成一个复合体，从而促进成熟PNAG的合成。由IcaAD复合体合成的有限长度PNAG（少于20个残基）通过IcaC延长，IcaC可能还会用O-琥珀酸基团修饰PNAG（在表皮葡萄球菌和金黄色葡萄球菌中，6%~10%的GlcNAc残基被修饰；在大肠杆菌中未报道有O-琥珀酰化[7]）。随后，金属依赖性IcaB通过去乙酰化将净电荷引入PNAG（5%~40%）。IcaB可以从表皮葡萄球菌基因组中删除，从而产生完全乙酰化的PNAG，但是，这种结构在细胞表面的保留性较差。在icaABCD上游编码的调节因子IcaR是一种抑制因子，它结合到icaA上游的启动子区域。抗生素和环境条件会影响IcaR与DNA的结合，从而调节icaABCD操纵子的转录。此外，已经证实icaR的3'未转译区域（UTR）可以控制icaR信使RNA（mRNA）的转译[24]。由icaABCD基因编码并参与PNAG生物合成的蛋白质如图3所示。

部分去乙酰化对PNAG获得净电荷至关重要，这种净电荷有助于PNAG结合至微生物表面。在Bordetella bronchiseptica中，PNAG 的去乙酰化对于形成稳固的三维生物膜是必需的。如前所述，在S. epidermidis中，完全乙酰化的PNAG无法结合至细胞表面，而主要存在于培养基中。

除了前述的icaABCD和pgaABCD操纵子外，Y. pestis中的hmsHFRS、B. subtilis中的epsHIJK、Streptomyces中的matAB、Enterococcus faecalis中的epxA，以及Streptococcus equi（S. equi）中的sezMV也被证明能够编码PNAG生物合成相关蛋白或在PNAG合成过程中发挥必要作用[8,15]。然而，由于这些微生物并不具有明确的3~4个基因组成的操纵子来生产PNAG生物合成蛋白，其PNAG合成的分子机制尚未得到深入研究。因此，目前对于PNAG合成途径多样性的理解仍然十分有限。

尽管多种微生物已被证实或预测可合成PNAG，但这种合成能力可能具有种属甚至菌株特异性。例如，Pseudomonas aeruginosa（P. aeruginosa）并不携带PNAG合成基因，但当pga操纵子被引入到缺乏本地藻酸盐多糖合成能力的P. aeruginosa菌株后，该菌株能够合成PNAG [18]。在与E. coli密切相关的Salmonella中，尚未鉴定到pga操纵子，并且有研究提出，在Salmonella物种分化过程中，PNAG的丧失可能是其适应宿主体内生存所必需的[25]。在S. epidermidis A/B群体中，ica基因的出现概率约为37%，而在B群体中仅为4%；相比之下，大多数S. aureus菌株都携带ica操纵子[26]。

1.3 PNAG的功能

考虑到PNAG在生物膜形成中的重要性以及生物膜与抗生素耐药性之间的关系，PNAG的生成会影响细菌对抗生素的敏感性。多项研究报道，相较于ica-阴性的葡萄球菌菌株，在ica-阳性的S. epidermidis和S. aureus菌株中，PNAG的表达会增强其对多种抗生素的耐药性，包括β-内酰胺类、喹诺酮类、氨基糖苷类、大环内酯类和糖肽类抗生素[26]。在Bordetella pertussis中，研究发现细菌细胞表面BPS（Bordetella聚糖多糖）的存在可增强其对抗菌肽的耐受性[27]。

PNAG作为一种黏附素（adhesin），能够促进细菌附着到无生命表面或其他细胞上，这使其成为微生物在聚合物基材和生物材料表面黏附，以及细菌细胞间黏附的重要因子。研究表明，与皮肤定殖菌株相比，导致生物膜相关导管感染的S. epidermidis菌株更容易产生PNAG，这揭示了PNAG在高剪切流体条件下生物膜形成中的重要作用[28]。在Streptomyces细胞表面累积的PNAG被发现能够介导细菌对亲水表面的附着[15]。在Streptomyces lividans的clsA基因敲除突变株中，该突变株在液体培养条件下无法形成菌落球，而过表达PNAG可恢复其菌落球形成能力[15]。在E. faecalis中，包括PNAG在内的胞外多糖能够促进细菌穿透半固体表面，并迁移穿过人体上皮细胞单层[14]。

2 靶向PNAG的结合疫苗

2.1 针对各种病原体的PNAG基疫苗

针对PNAG的疫苗研发一直是众多研究工作的重点，因为许多微生物病原体都会产生PNAG，这种疫苗有望成为对抗各种感染和病原体的预防措施。针对这种抗原的有效疫苗可以大大减轻由产生PNAG的微生物引起的社区获得性和医院获得性疾病的负担。研究表明，当使用去乙酰化的PNAG糖型（称作dPNAG，其氨基葡萄糖上的乙酰基取代率低于30%）制备结合疫苗时，可以诱导机体产生PNAG保护性抗体，而高度乙酰化的PNAG则无法诱导机体产生功能性抗体[29]。与PNAG相关的疫苗和抗体如表2所示[1,10‒11,13‒14,16‒17,30‒47]。

2016年发表的一篇综述[8]总结了截至当年的基于PNAG的疫苗研究进展，因此本研究主要关注此后针对PNAG的疫苗开发进展。

2.1.1 基于PNAG的细菌疫苗研究进展

（1）大肠杆菌。在一项最新研究中，Pons等[30]采用转座子测序（TnSeq）文库分析了E. coli K1全身扩散及脑部感染所需的基因。研究发现，PNAG在细菌跨越血脑屏障过程中起到了关键的毒力因子作用，并且由于其位于细菌外表面，是理想的保护性抗体靶点。研究表明，PNAG结合疫苗诱导的抗体可有效保护小鼠免受E. coli K1引起的新生儿脑膜炎。更重要的是，给母鼠接种疫苗后，其体内产生的抗PNAG抗体可通过胎盘传递给幼鼠，使其免受E. coli K1感染。此外，该研究还表明，另一种主要的新生儿病原体——无乳链球菌（S. agalactiae，即B组链球菌）也表达PNAG，而抗PNAG抗体同样能有效保护小鼠幼崽免受其引发的新生儿脑膜炎。

（2）肺炎链球菌（S. pneumoniae）和金黄色葡萄球菌（S. aureus）。Zaidi等[35]研究表明，针PNAG 的抗体在小鼠模型中对S. pneumoniae和S. aureus结膜炎具有治疗作用，这证实了抗PNAG抗体在眼部组织中的保护能力。

（3）马红球菌（R. equi）。R. equi是导致幼驹严重肉芽肿性肺炎的主要病原体，但目前尚无可用于预防的获批疫苗。与结核分枝杆菌（M. tuberculosis）类似，R. equi也是一种胞内病原体。在Cywes-Bentley等[11]的研究中，怀孕母马在预产期前六周和三周分别接种了PNAG结合疫苗。在马匹中，母马不会通过胎盘将抗体传递给幼驹，而是通过初乳进行抗体转移。幼驹在出生后48 h内摄取富含免疫球蛋白的初乳，并通过胃肠道吸收进入血液循环。一项覆盖两个产驹季节的研究表明，实验组幼驹在接种R. equi的气管内挑战试验中，91%受到了保护，而对照组幼驹则未能得到有效保护。在随后的研究中，实验组幼驹接受了含有高滴度抗PNAG抗体的超免血浆（HIP），结果100%的实验组幼驹未出现感染症状，而对照组幼驹全部被确诊为R. equi肺炎。值得注意的是，抗PNAG抗体能有效保护肺部免受感染，而目前针对人类感染的大多数抗菌疫苗主要用于预防菌血症等全身感染。

在R. equi胞内感染研究中，研究团队进一步探讨了抗PNAG抗体对胞内病原体的防护机制。研究表明，多种能够在人体单核巨噬细胞内存活的病原体，在PNAG抗体、补体和中性粒细胞的共同作用下可被杀灭。因为感染的巨噬细胞表面强烈表达PNAG，成为抗体作用的靶点，从而促使补体和吞噬细胞裂解感染细胞并释放胞内细菌，最终被吞噬细胞消灭，实现调理吞噬杀菌作用[11]。

另一项由Kahn等[38]进行的研究发现，与针对R. equi全细胞和空泡相关蛋白（VAP）毒力因子产生的HIP相比，针对PNAG的HIP在调理吞噬杀菌作用中更具优势。此外，研究人员发现HIP中抗PNAG抗体的数量和活性与R. equi 肺炎的保护效果呈正相关。在随后的研究中，该团队评估了PNAG-HIP和R. equi-HIP在预防幼驹R. equi肺炎中的相对保护效果。研究表明，在实际牧场条件下，PNAG-HIP并未比商业化的R. equi-HIP提供更强的保护[39]，但两者均比非HIP对照组更有效。

2.1.2 抗PNAG抗体对真菌病原体的防护作用研究进展

Zhao等[17]在一项研究中探讨了抗PNAG抗体在小鼠角膜炎模型中对重要临床真菌病原体[包括黄曲霉（A. flavus）、烟曲霉（A. fumigatus）和F. solani]的作用。研究发现，抗PNAG抗体可在产生IL-17和IL-22的T细胞的共同作用下提供保护，为PNAG相关真菌病原体感染的治疗提供了潜在选择。这些发现进一步支持了先前研究关于抗PNAG抗体对念珠菌（C. albicans）角膜炎的防护作用[1]。

2.1.3 基于PNAG的寄生虫疫苗研究进展

尽管许多微生物能产生PNAG，但并非所有病原体都能在实验性感染模型中得到有效控制。Taus等[13]发现，蜱传播病原体如牛巴贝斯虫（B. bovis）、大巴贝斯虫（B. bigemina）、小巴贝斯虫（B. divergens）、微小巴贝斯虫（B. microti）和WA1巴贝斯虫（B. WA1）均表达PNAG。在研究中，小牛接种了合成的五聚体β-1,6-葡萄糖胺寡糖-破伤风类毒素（5GlcNH₂-TT）疫苗。研究发现，接种该疫苗的小牛体内产生的抗体可在体外对S. aureus进行调理吞噬作用，其血清也能与B. bovis发生反应。然而，该抗5GlcNH₂-TT疫苗并未能有效保护小牛免受实验性感染B. bovis。

2.2 PNAG疫苗应用的新场景

研究表明，在异基因造血细胞移植后，细菌诱导的中性粒细胞激活可能促进急性移植物抗宿主病（GVHD）的发生。有趣的是，针对PNAG的主动和被动免疫可有效清除来源于微生物群的炎症因子，这些因子可能是完整的细菌细胞或细胞碎片（如细胞外囊泡），从而减少了中性粒细胞的异常激活，并防止因GVHD导致的死亡。这一发现为干预急性GVHD提供了一种新的可能策略，且与抗生素不同，该策略不会影响共生肠道微生物群[47]。

2.3 PNAG基疫苗开发中的新技术

尽管传统的结合疫苗具有良好的效果，但其开发仍存在一定局限性，如多糖分离纯化过程复杂且耗时，以及用于结合的低聚糖的合成或偶联步骤烦琐。为了解决这些问题，美国康奈尔大学的Stevenson等[16]测试了一种基于外膜囊泡（OMVs）生产的新方法，该方法使用了一种具有降低脂多糖（LPS）毒性的大肠杆菌菌株。OMVs是所有革兰氏阴性细菌自然产生的纳米级球形结构，由细菌外膜和周质中的蛋白质、脂质及聚糖组成。OMVs在疫苗递送方面具有巨大潜力，目前，从脑膜炎奈瑟菌分离的OMVs已被用于人用疫苗的商业化配方中[48‒49]。

康奈尔大学的研究人员提出了一种不同的策略来开发靶向PNAG的疫苗候选物。他们通过重组质粒表达pgaABCD基因编码的蛋白，以生产PNAG，并通过超表达S. aureus来源的icaB基因编码的去乙酰化酶蛋白，提高乙酸取代基的去除效率，使该构建体成功地整合到大肠杆菌实验室菌株产生的OMVs中，从而形成了一种高去乙酰化的糖缀合OMV疫苗[16]。该OMV糖缀合疫苗能够有效诱导针对PNAG的功能性抗体，并保护模型小鼠免疫金黄色葡萄球菌和土拉弗朗西斯菌感染。

3 针对PNAG的疫苗和单克隆抗体的临床试验

3.1 AV0328

AV0328是一种靶向PNAG的结合疫苗，已按照良好生产规范（GMP）进行生产，并进行了人体临床测试。在动物模型的临床前试验中，AV0328能够通过诱导保护性抗体反应，对抗多种感染相关的微生物病原体。体外实验结果表明，该疫苗诱导的动物抗体能够有效杀灭所有检测的PNAG表达病原体，包括超过10种不同种类的微生物[50]。

在一项I期临床试验（NCT02853617）中，对16名受试者进行了AV0328的安全性和有效性评估。受试者被分为四组，分别接受15 µg、30 µg、75 µg或150 µg的递增剂量，间隔28天共接种两次。结果表明，该疫苗耐受性良好，未出现严重不良事件，仅在所有剂量组观察到轻微且短暂的注射部位反应。在最高的两个剂量组（75 µg和150 µg，接种两次）中，该疫苗能够显著提高针对PNAG抗原的抗体滴度。此外，补体活化和PNAG抗原结合实验表明，该疫苗具有潜在的保护性免疫作用。AV0328还表现出对耐药菌株的强效杀菌活性，包括抗生素耐药的淋病奈瑟菌和脑膜炎奈瑟菌（A、B、C、W和Y血清群），以及对多重耐药肺炎链球菌、多重耐药肺炎克雷伯菌、耐多黏菌素的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌（包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，MRSA）的吞噬杀菌能力[51]。

研究发现，在已检测的36株肺炎链球菌菌株中，PNAG的表达率达100%，其中包括目前Pneumovax疫苗和新批准的Prevnar 20疫苗所涵盖的血清型。因此，AV0328有望成为一种非血清型特异性的疫苗，理论上可覆盖大部分甚至所有的肺炎链球菌血清型。尽管仍需进一步研究，该疫苗有潜力作为补充疫苗，扩展现有疫苗未能涵盖的100多种肺炎链球菌血清型的保护范围，从而推动更广谱的肺炎球菌疫苗研发。

3.2 F598——针对PNAG的单克隆抗体

由于人源或人源化单克隆抗体（mAbs）免疫原性低、不良反应少，因此被广泛研究用于治疗细菌、病毒和真菌感染，以及各种炎症性疾病。针对PNAG，研究人员开发了一系列单克隆抗体，这些抗体靶向不同的PNAG表位，并基于PNAG抗原的乙酰化水平进行筛选，随后通过体外补体沉积和吞噬杀菌实验测试其效能，并进一步在小鼠模型中评估其保护作用。

基于抗体与dPNAG和完全乙酰化PNAG不同的结合能力，研究人员鉴定并测试了三种完全人源化的单克隆抗体（即所有编码抗体的基因元素均源自人类），其中F598单克隆抗体相较于F628和F630，对高去乙酰化的dPNAG和天然PNAG（在微生物细胞表面表达的糖型）均表现出更强的结合能力。F598在体外吞噬杀菌实验中表现出卓越的活性，并在体内实验中提供了更强的保护作用。此外，当F598抗体的免疫球蛋白（Ig）亚型从IgG2切换为IgG1后，补体（C）3沉积水平略有提高，吞噬杀菌活性也增加了25%~30%。在小鼠实验中，每千克体重10 mg的F598剂量能有效保护小鼠免受金黄色葡萄球菌感染，这一剂量水平与用于呼吸道合胞病毒（RSV）预防的人源化单克隆抗体帕利珠单抗（Palivizumab）相当。

目前，人源IgG1单克隆抗体F598正在临床评估中，主要用于严重型细菌、真菌和寄生虫感染的预防和治疗。I期临床试验已完成，结果表明F598具有良好的耐受性和安全性，单次给药后半衰期为20~30天。因此，F598已顺利通过I期临床，并正在II期临床试验中进行被动免疫保护研究。首项II期试验可能针对重症监护病房（ICU）的新入院患者，以评估F598对感染结局的影响。

3.3 F598单克隆抗体与PNAG的晶体结构

为深入了解抗原-抗体相互作用，研究人员对F598的抗原结合片段（Fab）及其与PNAG寡糖的结合进行了结构解析[52]。他们分离了F598的Fab片段，并与单体GlcNAc和非聚体PNAG寡糖共同结晶，以揭示抗体与PNAG抗原结合的分子机制。研究结果表明，F598通过大型沟槽状结合位点识别PNAG，该结合位点横跨抗体的轻链和重链，可容纳至少五个GlcNAc残基。此外，Fab-GlcNAc复合物的深度结合口袋内，单糖和PNAG寡糖的核心GlcNAc几乎以相同方式定位。这些结果表明，F598采用锚定结合机制识别PNAG，为基于结构的疫苗设计和优化提供了重要信息。

4 PNAG基疫苗的未来展望

临床前研究和已完成的临床试验所获得的数据，支持进一步探索PNAG疫苗在其他适应症中的应用。值得注意的是，越来越多的证据表明，PNAG阳性的微生物可能是许多看似与感染无关的疾病的重要致病因素。目前的研究正在探讨PNAG表达菌株或其碎片的无效清除是否与糖尿病、阿尔茨海默病以及其他慢性衰弱性疾病的发生有关。此外，越来越多的研究发现，某些感染可能是炎症发生及相关组织破坏的初始诱因。尽管这些疾病领域并非PNAG疫苗研发的初始重点，但它们在未来具有广阔的研究和应用前景。

5 结论

总之，PNAG是一种存在于各种微生物（包括细菌、真菌和原生动物）表面上的复杂结构碳水化合物。它在微生物膜形成、附着于宿主表面以及细胞间相互作用中起着关键作用。PNAG的生物合成涉及一系列酶促反应，并受特定基因及环境因素的调控。值得注意的是，PNAG广泛分布于不同微生物中，虽然这些微生物编码合成PNAG的基因各不相同，却能够产生这一高度保守的分子，这表明PNAG在微生物生物学中发挥着至关重要的作用，并且这种分布模式可能是趋同进化的结果。

PNAG的多样功能及其广泛的表达使其成为疫苗和抗体开发的关键靶点，以应对由PNAG阳性病原体引起的多种感染性疾病。目前，几种基于PNAG的疫苗和抗体已在不同的感染模型中进行了研究，并在预防感染和降低疾病负担方面表现出良好的效果。然而，仍需进一步研究以深入理解PNAG的生物合成途径及其调控机制，并优化PNAG疫苗的开发策略。总的来说，PNAG是一种重要且多功能的分子，在微生物的生理和致病过程中发挥关键作用。通过靶向PNAG的疫苗和治疗手段，有望预防和治疗由PNAG阳性微生物引起的感染，从而改善公共健康。对PNAG及其应用的持续探索无疑将为微生物学领域提供新的见解，并为抗击感染性疾病开辟创新策略。

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