Autoimmune diseases are mysterious. It wasn't until the 1950s that scientists realized that the immune system could harm the organs of its own body. Even today, the fundamental causes and inner workings of most autoimmune diseases remain poorly understoo
自身免疫性疾病是神秘的。直到20世纪50年代，科学家们才意识到免疫系统会伤害自己身体的器官。即使在今天，大多数自身免疫性疾病的根本原因和内部工作机制仍知之甚少，这限制了许多此类疾病的治疗选择
然而，在过去的几年里，研究发现了自身免疫性疾病如何发生的线索。这项研究表明，附着在血液中小颗粒上的DNA可能是许多自身免疫性疾病的罪魁祸首，尤其是系统性红斑狼疮，简称狼疮，主要影响年轻女性，并可能导致肾脏损伤
然而，由于血液中颗粒和DNA的大小差异很大，测试这些DNA颗粒组合在多大程度上以及在什么情况下在疾病中发挥作用是极其困难的
杜克大学的研究人员现在开发了一种方法，系统地测试这些与DNA结合的颗粒如何与免疫系统相互作用。通过使用特定大小的微小颗粒，连接特定长度的DNA链，并将由此产生的复合物暴露在实验室培养皿中的免疫细胞中，研究人员表明，对这些疾病有更好的基本了解是可能的
研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上
“我们的方法确定了导致对这些混合颗粒产生有害反应的细胞途径，并表明结合在纳米颗粒表面的DNA受到保护，不会被酶降解，”Yoh Family机械工程和材料科学教授Christine Payne说。“我们认为这些是极其重要的结果，将为我们新系统的未来研究奠定基础。”虽然DNA通常被锁在细胞核内，但当细胞死亡或受到病毒和细菌的攻击时，它往往会进入血液。虽然大多数所谓的“无细胞DNA”在被身体分解前只持续几分钟，但在某些人和情况下，它可以持续更长的时间。在最近的研究中，高水平的无细胞DNA与狼疮症状的严重程度密切相关，许多医生现在正在测试使用它来监测疾病活动的方法
无细胞DNA可以通过与其他分子形成复合物或附着在天然颗粒上而在很大程度上逃脱消除。根据DNA的起源，它的长度可以从几百个碱基对到几千个碱基对不等。它可以附着的颗粒直径在100到1000纳米之间
杜克大学医学院医学和综合免疫生物学教授David Pisetsky博士说：“对血液中实际发现的颗粒进行实验很困难，因为它们有很多不同的大小和组合。”
“以前的工作集中在使用纳米颗粒进行治疗，现在我们正在探索使用分词来理解疾病机制，这对重要的医学问题非常有帮助。”Payne与她的实验室成员合作，在自然产生的尺寸谱的两端制备了严格控制的合成颗粒
然后，他们将大肠杆菌的DNA链连接到大小颗粒上，这些DNA链要么长几百个碱基对，要么长10000个碱基对。有了广泛的合成DNA颗粒复合物，它们与人类巨噬细胞混合了各种组合，巨噬细胞是一种白细胞，它包围并杀死微生物，清除死细胞，并刺激其他免疫细胞的作用
在佩恩实验室工作的三年级本科生Diego Montoya是该论文的合著者，他说：“我一年多前加入了实验室，一直致力于表征纳米颗粒冠状病毒，以了解它们的大小、DNA的数量以及DNA是如何降解的。”。“与每个人一起进行这项研究非常有趣，也是一种荣幸。”
该团队做出的第一个重要观察是，附着在纳米颗粒上的DNA受到保护，不受降解酶的影响，而更大的纳米颗粒提供了更多的保护
佩恩实验室的博士生费萨尔·阿内斯说：“我们认为，由于DNA与纳米颗粒表面形成的形状，酶可能无法进入DNA来破坏它。但可能还有其他影响，所以这是我们现在试图更明确地回答的问题。”结果表明，巨噬细胞对所有类型的DNA颗粒复合物的反应都是通过产生炎症信号供其他细胞效仿，这是许多自身免疫性疾病的标志。他们还证明，这种反应是通过一种称为cGAS-STING的特定信号通路产生的
研究人员强调，综合结果还不能为狼疮或其他自身免疫性疾病的病因提供确凿的证据，这些疾病可能多种多样，千差万别
佩恩说：“免疫系统攻击自身的所有方式都非常复杂，很难理解，也很难治疗。”。“这种方法为研究人员提供了一种深入研究和精确定位纯生物系统无法确定的因素的方法。”“我们现在有了一个定义明确的模型系统，使我们能够提出这些关于因果关系与相关性的问题，”Pisetsky补充道，他已经研究自身免疫性疾病近半个世纪了。“这也为我们探索潜在疗法提供了一种新方法。”