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精准打“疾” | 血浆里的“特效药”-中和抗体

2020-02-27
中科新生命
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近日,越来越多的新冠肺炎患者治愈出院,与此同时,「恢复期血浆治疗」一词也逐渐进入大众视野。其实,利用治愈者血清或血浆救治危重患者的原理非常简单,就是中学生物课的“抗原-抗体反应”,早在03年SARS期间就被提出和使用。

抗体是机体对抗病毒感染最重要的武器之一,针对病毒的中和性抗体(neutralizing antibody)一旦产生,不仅量大而且持久,高效阻断病毒进入细胞,阻止其繁殖、扩增,进而控制疾病进程。除此之外,中和抗体在基础研究中也占有举足轻重的作用。当我们利用高通量组学技术筛选出潜在致病靶点之后,利用中和抗体对该靶蛋白进行中和或功能阻断,既利于我们研究该蛋白介导的下游信号传导及其生物学功能(传统基因敲除策略成本高,效率低),又助于判断该靶点临床转化的潜在可行性(传统基因敲除策略无法实现)。请随小编一起来看看,科研人员是如何利用中和抗体助力药物靶点相关基础研究的!


1. Blood | 血清样本中筛选慢性移植物抗宿主病生物标志物

Murine chronic graft-versus-host disease proteome profiling discovers CCL15 as a novel biomarker in patients.

发表年份:2018年

本文研究者利用模型动物血清进行蛋白质生物标志物的筛选,然后利用临床血清样本进行验证,是非常值得借鉴的研究思路。

研究人员对6例同系cGVHD小鼠血清样本进行TMT标记定量蛋白质组学进分析,共中鉴定和定量到1046个蛋白(差异的蛋白有56个),其中4个显著差异的上调蛋白:RAS、CRKL和CCL8和CCL9可作为cGVHD的潜在生物标志物。

随后,作者运用抗体中和以及供体蛋白敲除实验,研究以上蛋白对cGVHD 疾病进程的作用。结果表明供体T细胞中CRK/CRKL蛋白对cGVHD的发展与维持起重要作用,其中CCL9(人中同源的为CCL15)可能是cGVHD的潜在诊断标志物。最终,作者在cGVHD和健康人中进行ELISA验证,结果显示CCL15的浓度在cGVHD病人中显著升高,证明了CCL15可以作为cGVHD诊断的生物标志物。

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2. Neuron | 蛋白质组学研究发现阿尔兹海默症新机制

Changes in the Synaptic Proteome in Tauopathy and Rescue of Tau-Induced Synapse Loss by C1q Antibodies

发表年份:2018年

突触减少和Tau病理性表达是阿尔茨海默病(AD)和其他肌萎缩侧索硬化症的典型特征,但其导致突触减少内在机理尚不清楚。作者在动物模型中利用蛋白质组学技术对这次机制进行深度解析。

首先,作者对AD模型小鼠(Tau-P301S)与对照小鼠进行表型观测,发现实验组小鼠在12个月大时发生明显神经退化及海马体萎缩,且伴随明显磷酸化Tau蛋白聚集现象。接下来,作者对9个月大模型/对照组小鼠的突触后膜周围蛋白核团(PSD)样本进行Label-free定量蛋白组学分析,共找到1257个蛋白,其中显著性上调蛋白76个,多与翻译和生物合成过程相关,其中最明显的蛋白是C1q蛋白亚基。

研究者对蛋白质组学的结果通过多种方法进行了验证:1)作者利用WB和病理检测发现,模型动物PSD中确实存在C1q的显著增加,且具有免疫活性的C1q在突触中比例很高。2)作者向模型小鼠右背侧海马体中注射了C1q中和抗体,进一步证实C1q中和抗体可降低模型小鼠中小神经胶质细胞对突触的吞噬以及恢复突触的密度。3)作者对临床病人的活检组织进行了一些检测,并结合文献报道,证实C1q在AD患者的PSD中同样具有显著积聚并且与突触存在关联。

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3. Nature | 白血病抑制因子LIF是介导胰腺星状细胞和胰腺癌细胞信息传递的关键旁分泌因子

Targeting LIF-mediated paracrine interaction for pancreatic cancer therapy and monitoring

发表年份:2019年

胰腺星状细胞(PSCs) 与胰腺癌细胞(PCCs)进行相互作用不仅促进了胰腺导管腺癌(PDAC)的进展和转移、加剧了肿瘤的发生和耐药。本文作者从分泌性疾病介质的蛋白质组学研究及其潜在分子机制入手,揭示了白血病抑制因子(LIF)是激活的PSCs作用于癌细胞的关键旁分泌因子及其作用机制。

研究者利用整合蛋白质组学策略对肿瘤微环境中PSCs和PCCs细胞间信号转导进行研究:

● 通过磷酸化蛋白质组学发现了PSCs细胞分泌物刺激PCCs中转录因子STATs磷酸化通路激活;

● 通过分泌蛋白质组学鉴定出PSCs分泌的LIF是调控该过程最关键旁分泌细胞因子;

● 通过IP-LC-MS技术鉴定到胰腺癌细胞表面与STAT3的互作蛋白复合体LIF receptor 和GP130介导星状细胞到癌细胞的细胞间信号传导的分子机制;

● 使用PRM技术对人体临床组织样本中的LITR、LIF、GP130、IL6R、IL6等蛋白表达水平进行验证。

研究者进一步对LIF如何作为细胞间的通讯因子,对胰腺癌细胞生理进程调控机制进行深入研究:

首先,作者对胰腺癌KPC小鼠模型以及敲除LIF的受体LIFR的胰腺癌KPC小鼠模型进行比较分析,发现:①LIFR敲除可减缓胰腺癌的恶性发展、从而显著延长小鼠存活时间,②阻断LIFR信号传导通后可增强化学药物吉西他滨(Gem)的疗效,③LIF主要作用在于促进肿瘤发展进程而不是起始阶段起作用。

紧接着,作者利用LIF的中和单克隆抗体处理胰腺癌KPC小鼠模型,发现LIF中和抗体可以延长小鼠的存活时间,且与化疗药物联合效果更佳,而产生如此疗效主要是由于LIF可以调节胰腺癌细胞的分化以及解除化疗耐药性癌细胞的状态转化。

总结:该研究为更好地理解肿瘤微环境的细胞通讯信号传导分子机制提供新的策略和工具,再一次证明蛋白质组学技术(修饰组,分泌蛋白组,PRM)在精准医学研究领域具有重要的应用前景。