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实验室前期工作证实糖基化磷脂酰肌醇(GPI)锚定抗体的策略能够有效阻断HIV-1感染。研究发现：(1)通过GPI锚定信号，单链抗体scFv能够定位到HIV-1易感细胞的脂筏区域。(2) GPI锚定抗体X5和48d转导到HIV-1易感细胞系后能够显著地阻断游离病毒的感染。虽然这项开创研究清楚地证实了GPI锚定抗体X5和48d抗病毒活性，但是仍然有很多问题需要回答，比如抗原位点特异性，GPI锚定其他形式抗体衍生物是否具备抗病毒活性，单体形式抗体和多聚体形式抗体抗病毒活性比较，阻断游离病毒和细胞间病毒传递能力比较等。在我的博士论文研究中，我试图解决这些关键问题。本论文可分为四个部分，第一部分证实了GPI锚定的PG9和PG16抗体重链互补决定簇三(HCDR3)具备高效的和广谱性的抗HIV-1活性。第二部分工作比较了GPI锚定三聚体形式的PG9和PG16抗体HCDR3和其单体形式抗病毒活力，实验结果证明三聚体形式抗病毒活力比单体效果好。第三部分研究则证实了骆驼单域抗体可变区(VHH)通过GPI锚定的方式表达在细胞膜后可以成为一种有效抗HIV-1入胞抑制剂。第四部分工作是在前三份工作基础上，我们提出和初步验证了假说:是否可以将单链抗体库通过GPI锚定的方式展示在HIV-1易感的细胞上，然后通过病毒感染筛选出新的有效和广谱抗HIV-1抗体。四部分具体工作小结如下: (1) PG9和PG16抗体是最近发现的抗HIV-1广谱性中和抗体，能够中和70％-80％世界上的流行株。PG16晶体结构显示其HCDR3形成了一个独特的，稳定的亚区域，暴露在抗体结构外面。为了验证这种独特的HCDR3本身是否具备独立抗原识别和中和能力，PG16，PG9，b12，E51和AVF的HCDR3基因与膜瞄定信号基因融合在一起， HCDR3通过GPI瞄定方式表达在细胞膜上的脂筏区，在转染不同HCDR3基因的TZM-BL细胞系中，GPI-HCDR3(PG16，PG9and E51)能够有效阻断多种HIV-1亚型。在CD4+T细胞系中，GPI-HCDR3(PG16)能够有效抑制病毒感染。如同IgG PG16突变体(Y100HF，D100IA，andG7)，GPI-HCDR3 PG16突变体(Y100HF，D100IA，and G7)中和病毒能力也显著降低。由此，GPI-HCDR3(PG16，PG9 and E51)通过GPI锚定的方式在HIV-1易感的细胞上后可以中和病毒。同时这一方法也可以用来验证HCDR3本身是否具备识别抗原和中和活性。 (2) PG9和PG16抗体是两个具有四级结构广谱性HIV-1抗体，且两者均有独特的HCDR3结构。在论文第一部分工作中，我们证实了GPI-HCDR3能够表达在细胞膜的脂筏区域，有好的抑制HIV-1进入细胞的功能，这第二部分工作我们进一步证实了三聚体形式的GPI-HCDR3-PG16能够显著提高其中和病毒能力，表明三个或者两个PG16 HCDR3识别一个病毒刺突是可能的。 (3) JM4是最近从骆驼中分离得到的单域抗体，其是通过三聚体gp140和CD4结合物免疫骆驼得到的，JM4可以结合gp120和中和HIV-1是依赖CD4的。JM4抗体可变区与gp120，CD4类似蛋白(M48U1)形成的复合物（JM4-gp120-CD4）晶体结构表明JM4的表位是由辅助受体结合区域(gp120连接区，V3环和β19区域)和CD4结合环组成的。在第三部分研究中我们证实了GPI-VHHJM4能够有效地阻断游离HIV-1病毒和细胞间传递的病毒。 (4)前面三部分工作证明了将抗体衍生物通过GPI锚定的方式表达HIV-1易感的细胞后，可以很好中和病毒。实验前期的工作中，也证明了GPI锚定的scFvX5能够有效阻断游离病毒的感染和细胞间病毒的传递（见温振国和汪伟明的论文）。GPI与脂筏在细胞膜上是共定位的，HIV-1的入胞和出胞是通过脂筏区域的，所以当抗体通过GPI锚定的方式表达在细胞上后，可以在合适的位置、时间捕捉病毒，进而阻断病毒的入侵。基于以上的内容，我们设想:能否克隆艾滋病感染者体内的抗体可变区域的基因，然后构建成scFv抗体库并且通过GPI锚定的方式展示到TZM-bl细胞上，由此用病毒感染分离得到抗HIV-1细胞。从这些细胞再克隆相应的抗体，然后通过功能实验验证有效抗病毒的抗体。初步的实验数据表明这种新的抗体筛选策略是可行的。