科学家们已锁定一种罕见但具有破坏性的脑部自身免疫性疾病背后的关键弱点,该疾病常被称为"大脑之火"。当免疫系统攻击参与记忆和思维的關鍵分子——NMDA受体时,这种疾病便会发作,导致精神症状、癫痫发作,甚至死亡。
这项研究在俄勒冈健康与科学大学进行,并发表在《科学进展》期刊上。
"大脑之火"背后的疾病
许多人通过畅销回忆录和2016年的电影《大脑之火》认识这种疾病。尽管广为人知,但这种疾病很罕见,每年大约影响百万分之一的人,最常见于20多岁和30多岁的成年人。
这种疾病的发生是由于免疫系统错误地攻击了大脑中的NMDA受体。这些受体在记忆和思维中起着至关重要的作用。这种攻击部分是由抗NMDA受体自身抗体驱动的。患者可能出现剧烈的性格改变、严重的记忆丧失、癫痫发作,严重时甚至导致死亡。
精确定位抗体结合位点
在这项新研究中,科学家们确定了NMDA受体上一个亚基上这些有害抗体附着的特定位置。阻断这些精确位点可能会减缓甚至逆转疾病的进程。
第一作者、俄勒冈健康与科学大学沃勒姆研究所的博士后研究员Junhoe Kim博士分析了从该疾病专门构建的小鼠模型中提取的抗NMDA受体自身抗体。然后,他将这些发现与从确诊患者身上收集的同类抗体的详细图像进行了比较。
在小鼠身上观察到的结合位置与人类患者身上观察到的高度一致。
"我们有非常可靠的证据,因为Junhoe鉴定的自身抗体结合位点与人类患者的位点重叠,"资深作者、沃勒姆研究所资深科学家、霍华德·休斯医学研究所研究员Eric Gouaux博士说。"我们现在正专注于这个区域,将其视为支撑该疾病至少一个组成部分的相互作用的真正热点。"
Kim解释说,早期的研究已经缩小了抗体可能附着的大致区域。
"从以前的研究中,人们知道了抗体可能结合的大致位置,"他说。"但我们从患有该疾病的小鼠模型中收集了完整的天然自身抗体库,并阐明了它们具体结合到受体的哪个部位。"
近原子成像揭示关键热点
研究团队在位于俄勒冈健康与科学大学南滨水区的太平洋西北冷冻电镜中心使用了先进的近原子成像技术。该设施是致力于这种最先进成像技术的三个国家中心之一,由俄勒冈健康与科学大学和太平洋西北国家实验室联合运营,并得到美国国立卫生研究院的支持。
他们的分析表明,几乎所有的抗体都集中在受体的一个单一区域。
"几乎所有的抗体都结合到受体的一个单一结构域上,而这个结构域恰好是受体中最容易被靶向的部分,"Gouaux说。"这实际上是一个非常激动人心的结果。"
迈向更精准的治疗
据合著者、神经学家、沃勒姆研究所资深科学家Gary Westbrook医学博士称,这一发现可以帮助制药公司设计能够特异性阻断有害抗体相互作用的药物。目前的治疗方法主要依赖免疫抑制,但这并非对所有人都有效,并且可能使患者容易复发。
"绝对需要更具特异性的方法,"他说。
除了Kim、Gouaux和Westbrook之外,研究团队还包括俄勒冈健康与科学大学的Farzad Jalali-Yazdi博士和Brian Jones博士。
本研究得到了韩国国家研究基金会(项目号RS202400334731)、美国国立卫生研究院下属的国家心理健康研究所和国家神经疾病与卒中研究所(项目号F32MH115595、R01NS117371和R01NS038631)、霍华德·休斯医学研究所、Jennifer and Bernard LaCroute的资助。内容完全由作者负责,并不代表美国国立卫生研究院的官方观点。
俄勒冈健康与科学大学的所有动物研究均经过该校机构动物护理和使用委员会的审查和批准。该委员会确保动物受试者的福利和研究人员的安全,并评估所有拟议的动物研究以确认其科学价值并证明使用活体动物的合理性。