乙型肝炎病毒（HBV）長期感染會顯著增加肝硬化和肝細胞癌等疾病的風險。根據世界衛生組織2022年的數據，全球約有2.54億人患有慢性乙肝，其中110萬人死于HBV相關疾病。中國作為全球乙肝負擔最重的國家之一，目前有患者7970萬人，這對我國醫療系統構成了嚴峻挑戰。

HBV是一種包膜病毒，其包膜上唯一的蛋白質——乙型肝炎病毒表面抗原（HBsAg）在感染中扮演關鍵角色。HBsAg的胞外區域形成抗原環（AGL）結構域，該區域通過與細胞表面的硫酸肝素蛋白聚糖（HSPG）結合，介導病毒顆粒與宿主細胞的粘附，進而協助PreS1蛋白與NTCP受體結合以啟動病毒入侵。此外，AGL也是人體免疫系統的主要識別目標，大多數HBV中和抗體通過結合該區域發揮作用。因此，AGL區域頻繁發生免疫逃逸突變（如傳播最廣的G145R突變），導致病毒突破抗體中和而進行感染。盡管AGL區域在HBV感染和人體免疫應答中至關重要，但此前關于HBsAg形成的亞病毒顆粒（SVP）的研究均未能成功觀測到該區域的高分辨率結構1-3，這主要因為AGL區域分子量較小，且相對于跨膜區有一定擺動。2020年，研究者借助HBV中和抗體H015首次獲得AGL中T140-N146肽段的晶體結構4，但該片段僅包含7個氨基酸且無任何二硫鍵結構信息，遠未揭示AGL的全貌。

2025年6月17日，北京大學未來技術學院分子醫學所、北京-清華生命科學聯合中心的陳雷課題組在Cell Discovery期刊上發表了題為《Structural Polymorphism of the Antigenic Loop in HBV Surface Antigen Dictates Binding of Diverse Neutralizing Antibodies》的文章。該研究首次揭示AGL可以通過兩種完全不同的二硫鍵連接模式形成了兩種結構不同的蛋白，并揭示這兩種HBsAg被對應的中和抗體識別的機制。

作者通過生化實驗發現兩類HBV中和抗體可分別識別完全不同的HBsAg蛋白。作者使用相應的中和抗體分別純化這兩種不同的HBsAg蛋白，并進行了冷凍電鏡單顆粒分析，最終解析了它們的結構。其中一種被命名為AGLTypeA，其二硫鍵排布呈非對稱模式；另一種命名為AGLTypeB，其二硫鍵排布基本呈現對稱模式（除一對未被觀測的二硫鍵外）。兩種亞型的結構差異在于不同的二硫鍵連接模式改變了AGL表面氨基酸的空間分布，進而形成不同的抗體結合界面。

圖1 兩種AGL結構亞型的原子模型和二硫鍵鏈接示意圖比對。

隨后，作者進一步分析了結構解析中使用的三種中和抗體：HBC34 （Type A）、H006 （Type B）和GC1102（Type C）的表位特征，發現GC1102抗體的結合位點在兩種HBsAg中均存在，并且在大部分逃逸突變（包括G145R）之外。這一發現與GC1102可廣譜識別HBsAg免疫逃逸突變的實驗現象高度吻合5。

圖2 三種中和抗體在AGL上表位和常見免疫逃逸突變位點位置關系的示意圖。

綜上所述，這項研究揭示了HBsAg蛋白在AGL區域的結構多態性，闡明了HBV免疫逃逸的分子機制，為新型疫苗和廣譜抗體的研發提供了關鍵的理論依據。

本項工作主要由北京大學未來技術學院陳雷課題組博士生何瀟完成，博士后康云路和博士生陶薇羽、徐家璇、劉嘯宇也參與了本項研究。該工作的冷凍電鏡樣品制備、篩選和采集在北京大學電鏡室和生科院冷凍電鏡平臺完成，得到了李雪梅、郭振璽、秦昌東和王國鵬等人的幫助。項目的數據處理得到了北大-清華生命科學聯合中心“北極星”高性能計算平臺及未名超算平臺的硬件和技術支持。