科学家们在细胞中识别出一种蛋白质,该蛋白质促进了抗感染分子的释放。这种蛋白质在免疫系统中的作用以前并未被怀疑,提供了潜在的治疗靶点,可以防止导致多种虚弱疾病的过度反应的免疫反应。
自身免疫疾病估计影响美国超过1500万人,是当人体对免疫系统的误报作出反应时发生的,抗感染的第一响应者被派出攻击不存在的威胁。科学家们早已理解误报警报是如何触发的,但派遣免疫反应的第二步一直是个谜。
现在,圣路易斯华盛顿大学医学院与宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的科学家们已经确定了启动免疫活动的关键成分 — 以及免疫过度活跃。他们在细胞中识别出一种蛋白质,促进抗感染分子的释放。这种蛋白质在免疫系统中的作用以前并未被怀疑,提供了潜在的治疗靶点,可以防止导致多种虚弱疾病的过度反应的免疫反应。
他们的论文于2月12日在线发表在《细胞》上,并将在3月20日出版。
该研究团队由韦尔特医学教师、风湿病学和微生物学副教授、宾大Colter自免疫研究中心成员乔纳森·迈纳博士和华盛顿大学医学系细胞生物学与生理学助理教授大卫·卡斯博士共同领导,通过研究一种名为STING相关血管病(SAVI)的罕见自身免疫疾病做出这一发现。该病极为罕见,发生在每100万次出生中就有一次。它导致免疫反应攻击患者肺部和肢体的组织,通常在成年前导致死亡。
研究那些由单一突变引起的罕见疾病,不仅可以揭示受影响基因的生物学作用及其引发的疾病-causing disruptions,还可以为更常见的疾病提供见解。
SAVI由细胞中一种名为STING的蛋白质的变化引起,STING通常作为一个分子“看门人”,通过激活细胞中生成免疫蛋白的成分来响应病毒DNA的存在。这些免疫蛋白随后从细胞中释放,向身体的免疫系统发出信号,告知需要攻击病毒入侵者,免疫细胞需要前往身体的哪个部位。在SAVI中,STING过于活跃,触发了持续的免疫活动,最终损害了健康组织。
除了发出信号让细胞制造免疫反应蛋白(称为细胞因子),研究人员发现STING还在从细胞中释放这些蛋白质方面有一种新颖的作用。这个释放过程如何运作仍然未知,但是找到一种控制它的方法可能是治疗SAVI以及其他自身免疫疾病的有前景的途径。
利用对STING中导致疾病的突变敏感的免疫细胞,研究小组进行了筛选,以识别能阻止这种敏感性的蛋白质。其中一种蛋白质ArfGAP2特别突出,因为它似乎与免疫反应蛋白释放的最后一步密切相关。
研究团队在不生产ArfGAP2的SAVI细胞中进一步验证了这一发现。没有它,STING无法驱动免疫蛋白的释放。
卡斯说:“这就像一个火车站,ArfGAP2充当指挥,指挥哪些分子应该被发送出去。如果STING和ArfGAP2不共同工作,火车就停下来了。”
研究团队推测,停止SAVI的持续免疫反应中的“火车”可能是治疗该罕见疾病的一种方法。
研究团队在一种基因改造的老鼠上测试了这一想法,该老鼠有SAVI,但不产生ArfGAP2蛋白。他们发现,典型于该疾病的破坏肺部和肢体的免疫反应没有发生,这证实如果能够中和这种蛋白质,过度活跃的免疫反应可以被关闭。
迈纳表示,当他在华盛顿大学医学中心时发起了该项目,这对类似情况下导致相同类型的过量免疫蛋白的其他疾病是一个有前途的靶点。这可能包括COVID-19特有的“细胞因子风暴”或与阿尔茨海默病免疫反应相关的大脑炎症。
迈纳说:“像SAVI这样极为罕见的疾病可以提供有价值的见解,因为如果能弄清楚一种罕见疾病突变是如何工作的,你将了解到我们所有人都有的正常蛋白质。然后,你就突然打开了许多潜在治疗不同类别疾病的新途径。”