大动物实验-动物试验中心-临床前研究「江苏美凤力医疗科技有限公司」

9月3日，《自然-結(jié)構(gòu)和分子生物學(xué)》（Nature Structural & Molecular Biology）在線發(fā)表了題為Structural basis for antibody-mediated NMDA receptor clustering and endocytosis in autoimmune encephalitis的研究論文。這一成果基于臨床醫(yī)學(xué)難題與基礎(chǔ)科學(xué)的合作研究，由中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心主導(dǎo)，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心、復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院、上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院、中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施等研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)人員和臨床醫(yī)生共同完成。該研究聚焦并探索中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性腦炎的致病機(jī)制，旨在揭示抗NMDA（N-甲基-?-天冬氨酸）受體自身免疫性抗體結(jié)合的抗原表位，剖析病人來(lái)源的致病單抗使NMDA受體聚集導(dǎo)致其內(nèi)吞的致病機(jī)制。

抗NMDA受體腦炎是由自身抗體介導(dǎo)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病，是常見(jiàn)的自身免疫性腦炎類(lèi)型。NMDA受體是在大腦中廣泛分布的興奮性谷氨酸受體，是學(xué)習(xí)和記憶等認(rèn)知功能的分子開(kāi)關(guān)。這一疾病的特點(diǎn)是免疫系統(tǒng)產(chǎn)生致病性自身抗體，錯(cuò)誤地攻擊大腦中的NMDA受體，導(dǎo)致受體從神經(jīng)元表面被內(nèi)吞，從而減弱NMDA受體在突觸傳遞和功能中的作用。因此，抗NMDA受體腦炎患者通常伴有精神異常、記憶和認(rèn)知障礙、癲癇發(fā)作、運(yùn)動(dòng)障礙、自主神經(jīng)功能紊亂等癥狀。患者腦脊液和/或血清中的抗NMDA受體抗體是這一疾病臨床診斷的分子標(biāo)記物，但這些抗體結(jié)合的表位及導(dǎo)致NMDA受體功能障礙的機(jī)制尚不清楚。

該研究構(gòu)建了帶有GFP標(biāo)簽的NMDA受體納米盤(pán)（NMDARGFP），將其作為結(jié)合致病抗體的熒光篩選抗原標(biāo)記物，標(biāo)記并分選出來(lái)自抗NMDA受體腦炎患者血液樣品里的單個(gè)B細(xì)胞。研究通過(guò)流式分選出抗NMDA受體腦炎外周血單個(gè)核細(xì)胞中IgD-CD27+的B細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)約0.08%的B細(xì)胞被NMDARGFP標(biāo)記。研究對(duì)這些GFP標(biāo)記的細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞分選與收集，通過(guò)逆轉(zhuǎn)錄并擴(kuò)增出編碼輕鏈和重鏈可變區(qū)域的致病單抗序列。基于活細(xì)胞染色及表面等離子共振，科研人員鑒定和分析這些致病單抗與NMDA受體的結(jié)合特性。

進(jìn)一步，該研究選取兩個(gè)代表性單抗mAb5F6和mAb2G7，通過(guò)單顆粒冷凍電鏡發(fā)現(xiàn)這些自身抗體與GluN1必需亞基N末端結(jié)構(gòu)域中的R1-lobe結(jié)合。將NMDA受體上關(guān)鍵氨基酸做單點(diǎn)突變，便可降低致病抗體的結(jié)合。研究通過(guò)同步輻射溶液小角X射線散射方法，在近生理溶液條件下揭示了NMDA受體和抗體復(fù)合物呈現(xiàn)2:1或1:2的化學(xué)計(jì)量比。這種結(jié)合模式使得自身抗體引起NMDA受體的聚集和內(nèi)吞。

功能學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，這些致病單抗不直接影響NMDA受體的通道活性，而是通過(guò)減少神經(jīng)元表面的NMDA受體數(shù)量和減弱NMDA受體介導(dǎo)的興奮性突觸電流產(chǎn)生致病效應(yīng)。作為對(duì)照，該團(tuán)隊(duì)采用雜交瘤技術(shù)制備了鼠源結(jié)合至R1-lobe表位的單抗，并發(fā)現(xiàn)其未導(dǎo)致NMDA受體功能異常。結(jié)構(gòu)和功能研究顯示，設(shè)計(jì)結(jié)合針對(duì)NMDA受體R1-lobe表位的競(jìng)爭(zhēng)性肽段或抗體是治療抗NMDA受體腦炎新的潛在策略。

上述成果為抗NMDA受體腦炎中自身抗體識(shí)別和攻擊靶蛋白的發(fā)病機(jī)制提供了新證據(jù)，并為建立自身免疫性腦炎靶向性治療方法提供了理論依據(jù)。

研究工作得到科學(xué)技術(shù)部、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、中國(guó)科學(xué)院等的支持。

自身免疫性致病單抗導(dǎo)致NMDA受體內(nèi)吞及突觸功能障礙的示意圖