科学家们发现了针对与严重疟疾相关蛋白的人类抗体，这可能会导致创新疫苗或治疗方法。利用器官芯片技术，研究人员展示了这些抗体阻止被感染的红细胞与血管壁结合，这是严重疟疾症状的重要原因。这些抗体中和疟原虫蛋白PfEMP1的特定区域，解决了其众所周知的变异性，并提供了对获得性免疫的洞察。这项合作研究发表在《自然》杂志上，强调了全球团队合作在应对疟疾等关键健康问题方面的有效性。
疟疾，尤其是其严重形式，仍然是全球健康危机和经济负担， 每年夺去超过600,000人的生命——其中大多数是五岁以下的非洲儿童。发表在《自然》杂志上的一项新研究显示，来自巴塞罗那欧洲分子生物学实验室、德克萨斯大学、哥本哈根大学和斯克里普斯研究所的研究人员已经识别出能够有效识别和靶向与严重疟疾相关蛋白的人类抗体。这一进展可能会导致未来针对疟疾的疫苗或治疗的发展。
严重疟疾是由寄生虫Plasmodium falciparum引起的，它感染并改变红细胞。这些变化会导致红细胞粘附在大脑的小血管壁上。这导致血流受限和血管阻塞，引起脑肿胀并可能导致脑疟疾。
血流阻塞主要是由一种约60种致病蛋白组成的群体引起的，这些蛋白被称为PfEMP1，存在于被感染的红细胞表面。某些PfEMP1类型可以与血管内皮细胞表面的一个人类蛋白EPCR结合。这种相互作用会对血管产生负面影响，并与严重健康并发症的发展密切相关。
研究人员发现，随着非洲儿童年龄的增长，他们逐渐建立起免疫力，青少年和成年人很少经历致命的疾病并发症。这种免疫力被认为是由于靶向PfEMP1的抗体。
PfEMP1具有高度变异性，一直以来被视为疫苗的挑战性靶标。一个长期以来的问题是，免疫系统是否能够产生有效靶向众多PfEMP1蛋白类型的抗体。
论文的共同高级作者和巴塞罗那欧洲分子生物学实验室的研究组负责人Maria Bernabeu表示：“我们不确定是否能找到一个能够识别所有PfEMP1的抗体。 However, 我们在德克萨斯大学开发的增强免疫筛查方法迅速识别出了两个广泛有效的针对不同PfEMP1蛋白版本的人类抗体。这两者都靶向与EPCR受体相互作用的蛋白部分CIDRα1。”
团队随后寻求测试这些抗体是否能够成功阻止活体血管中与EPCR的结合。许多疾病通常在动物模型中测试；然而，对于疟疾，这并不可行，因为感染老鼠的寄生虫致病蛋白与影响人类的蛋白差异很大。
研究人员想出了一个创新的解决方案来克服这一障碍。他们开发了一种方法，在实验室中培养人类血管网络，并将感染了活寄生虫的人类血液引入这些血管，有效模拟了受控环境中的疾病。他们的实验表明，这些抗体能够阻碍感染细胞的积累，表明它们可能有助于防止导致严重疟疾症状的阻塞。
巴塞罗那欧洲分子生物学实验室Maria Bernabeu小组的玛丽·斯克沃多夫斯卡·居里博士后研究员Viola Introini表示：“利用我们的器官芯片技术，我们在3D中重建了大脑微血管，然后用疟疾寄生虫感染了它们。当我们将这两种抗体引入系统时，我们对它们防止感染血细胞附着在血管上的效果感到惊讶，抑制作用显然可见。”
哥本哈根大学和斯克里普斯研究所的合作者进行的结构和免疫学分析揭示，这些抗体通过类似的机制阻止寄生虫结合，识别出CIDRα1上的三个高度保守的氨基酸。这些广泛反应性抗体可能展示了一种针对严重疟疾获得性免疫的共同机制，为开发基于PfEMP1的疫苗或治疗提供了新的见解。
Bernabeu补充道：“这项研究为保护个人免受严重疟疾的影响打开了新的途径，例如疫苗或替代治疗。这一进展证明了国际和跨学科合作在理解疟疾等疾病中的重要性。我们的全球合作者从不同角度开展疟疾研究。我们必须继续团结努力，解决像这样的重要挑战。”
她进一步指出：“在巴塞罗那欧洲分子生物学实验室，我们相信组织工程和器官芯片技术使我们能够以更大的复杂性和细节研究疾病，同时也为筛选疫苗候选者提供了宝贵平台。”
