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如何设计免疫原使其诱导出针对HIV-1包膜蛋白(Env)的广谱中和抗体反应是当今HIV-1疫苗开发的难点。诱导出这些广谱中和抗体的包膜蛋白表位包括构象依赖的和构象非依赖的。而迄今为止发现的10个广谱中和抗体(b12，2G12，2F5，4E10，Z13，PG9，PG16，VRC01，VRC02，VRC03)识别的表位均是构象非依赖的。然而，HIV-1感染靶细胞时，包膜蛋白与靶细胞上的受体和辅助性受体作用后会发生一系列构象改变，从而暴露出构象诱导的瞬时性广谱中和表位。但这些构象诱导的瞬时暴露的广谱中和表位往往很难用常规方法发现和界定。
为此提出如下假说：首先用磷脂酰肌醇锚(GPI anchor)将那些构象依赖的单链抗体锚定在HIV-1易感细胞表面介导病毒进入或者释放的脂筏区(Lipid rafts)。若有抗体识别的是构象诱导的瞬时暴露的中和表位，那么这类GPI锚定的“膜结合”抗体通过结合相应的构象依赖的中和表位，将病毒“固定”在融合中间体的状态，从而使表面表达该抗体的细胞能够阻止HIV-1的感染。若有GPI锚定的“膜结合’’抗体识别的是构象诱导的瞬时暴露的广谱中和表位，则该细胞能够广谱地抑制多种HIV-1毒株的感染。
因而，在本论文的第一部分研究中，首先构建了HIV-1病毒库用以筛选出那些能够识别中和表位的GPI锚定的单链抗体（膜结合抗体），并用来分析该膜结合抗体的中和能力的广度(breadth)。其中包括有临床分离株在内的5株野生型HIV-1病毒以及含有HIV-1 A、B、B’、C和E亚型的包膜蛋白来源的HIV-1假病毒库。然后我们比较了这些假病毒对不同细胞系(TZM.bl，MAGI-CCR5，MAGI-CXCR4和CEMss-CCR5)感染能力的差异，发现TZM.bl对于相同滴度的假病毒最为敏感；MAGI-CXCR4对于使用CXCR4辅助受体的病毒敏感，但对于使用CCR5辅助受体的病毒不敏感；MAGI-CCR5细胞表面也表达有低水平的CXCR4，它对使用CCR5辅助受体的病毒中度敏感，而对使用CXCR4辅助受体的病毒也有着较低程度的敏感性。而CEMss-CCR5细胞对于HIV-1假病毒感染的敏感性普遍比上述细胞系要低两个数量级。通过该比较，决定用TZM.bl细胞作为本研究的靶细胞用于假病毒库和野生型病毒的中和实验；CEMss-CCR5细胞作为本研究的靶细胞来用于与野生型病毒相关的长期培养实验、细胞-细胞融合实验以及抑制树突状细胞(DC)捕获并传递HIV-1的实验等。
在本论文的第二部分，构建了6个识别HIV-1包膜蛋白不同表位的单链抗体(AB31，AB32，TG15，4E10，X5和48d)，以及一个识别H5N1型流感HA表位的单链抗体AB65作为阴性对照。将上述7个单链抗体基因3’末端与GPI锚定信号序列连接，并用慢病毒载体将其分别转入HIV-1易感细胞TZM.bl和CEMss-CCR5内，从而建立了表面表达有GPI锚定单链抗体的稳定细胞株。同时，还建立了没有GPI锚定信号的表达分泌型单链抗体的稳定细胞株作为对照。一系列实验证明：没有GPI锚定信号的单链抗体分泌到细胞外；而带有GPI锚定信号的单链抗体不能分泌到细胞外，而是通过GPI锚锚定在细胞表面的脂筏(lipid raft)区。
在成功制备好假病毒库和一系列稳转细胞株之后，在本论文的第三部分，着重比较了这些GPI锚定的和分泌型的单链抗体对不同亚型HIV-1的中和能力的差异，发现分泌型的单链抗体没有或者有很弱的中和HIV-1的能力，而GPI锚定的单链抗体具有不同程度的中和HIV-1的能力。其中一个识别CD4诱导的、极为保守表位的GPI锚定单链抗体X5，抑制HIV-1的能力最强，能完全抑制本研究中用到的多亚型HIV-1假病毒库中所有假病毒毒株以及5株野生型病毒的感染。还发现细胞表面表达有GPI锚定的单链抗体X5的人T细胞能够长期完全性抑制HIV-1的复制、完全阻止gp120介导的细胞-细胞间融合以及抑制人树突状细胞通过DC-SlGN捕获的HIV-1的感染。还研究了X5表位的4个单氨基酸定点突变株(M119A、K207A、W427A以及G473A)的感染活力。发现一旦引入上述单个氨基酸的突变，HIV-1病毒完全丧失感染活力。由此，我们证明X5的表位对于保持HIV-1生物学活性具有重要作用，也证明了X5表位是抗HIV-1的潜在重要靶点。
由此，得出以下结论：GPI锚定的单链抗体很可能开发为一种通用且有效的方法来发现并界定HIV-1和其它包膜病毒中构象诱导的瞬时暴露的中和抗体及中和表位。GPI锚定的单链抗体X5，因其强力广谱的抗HIV-1作用，极有潜力被开发成为抗HIV-1的新型制剂用于HIV的预防及治疗。