北京時間5月24日，發(fā)表在《Science》上的一篇研究，來自比利時Flanders生物技術(shù)研究所（VIB）、根特大學醫(yī)院和Argenx生物技術(shù)公司的聯(lián)合研究團隊揭開了一個關(guān)于哮喘中是否存在蛋白質(zhì)晶體的百年謎題。

通常，蛋白質(zhì)不會在體內(nèi)結(jié)晶，但在某些情況下，這一過程確實會發(fā)生。Charcot-Leyden晶體由蛋白質(zhì)galectin-10形成，早在1853年就在哮喘患者的氣道中被發(fā)現(xiàn)。然而，這些晶體在很大程度上被科學家們所忽視，它們與疾病的實際聯(lián)系仍然未知。

現(xiàn)在，比利時的聯(lián)合研究團隊已經(jīng)證實，這些晶體在氣道粘液中的含量非常豐富，可以刺激免疫系統(tǒng)，促進哮喘患者氣道中常見的炎癥和粘液產(chǎn)生的改變。學術(shù)界和商界的科學家們共同開發(fā)了一種可以溶解這些晶體的抗體，從而減少哮喘的關(guān)鍵特征。這種抗體可能是逆轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)晶體、治療哮喘和其他呼吸道慢性炎癥疾病的一流療法。

抗體溶解Charcot-Leyden晶體 圖片來源：《Science》

晶體和疾病

1853年，來自巴黎著名的Salpêtrière醫(yī)院的Jean-Martin Charcot報告了他在哮喘患者痰液中觀察到的雙錐體晶體的詳細草圖。這也是Ernst von Leyden在1872年所做的觀察。這些晶體沉積物在醫(yī)學界被廣泛稱為Charcot-Leyden晶體(CLC)。

從那以后，它們被描述為慢性過敏性和炎癥性疾病，如哮喘、支氣管炎、過敏性鼻炎和鼻竇炎。然而，直到最近幾十年，科學家們才確認CLC的含量是由Galectin-10組成，最終解決了持續(xù)近一個半世紀的爭論。Galectin-10是嗜酸性粒細胞中最豐富的蛋白質(zhì)之一，有助于在人體內(nèi)產(chǎn)生炎癥反應。令人驚訝的是，Gal10在很大程度上仍可溶于嗜酸粒細胞，而且它只有在作為免疫防御的一部分被釋放后才會形成晶體。Gal10的功能也仍然難以捉摸。

圖片來源：《Science》

這些晶體會造成傷害嗎？

在這項研究中，由Emma Persson，Kenneth Verstraete和Ines Heyndrickx牽頭的聯(lián)合研究團隊開始測試一個長期懸而未決的假設(shè)：CLC是否會刺激肺部的免疫誘導過度炎癥反應并引起疾??？

VIB的Bart Lambrecht教授說：“每一位醫(yī)生都在醫(yī)學培訓中學習了關(guān)于Charcot-Leyden晶體的知識，并且都會將這些晶體與嗜酸性粒細胞結(jié)合起來。它們經(jīng)常出現(xiàn)在哮喘患者的痰液中，尤其是那些重癥患者。然而，沒有人真正知道這些晶體是做什么的，以及它們?yōu)槭裁丛谀抢?。與痛風類似，尿酸結(jié)晶會引起非常痛苦的關(guān)節(jié)炎癥，我們推斷Charcot-Leyden晶體也可能對哮喘患者的肺部造成傷害?！?/span>

晶體與溶液

科學家們克服了許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)來驗證這個想法。為了研究目的，他們必須在實驗室中找到一種方法來生產(chǎn)數(shù)百萬個Gal10晶體，并確定這些晶體與患者中發(fā)現(xiàn)的CLC相同。研究人員使用源自患者的晶體來確定Gal10的三維結(jié)構(gòu)，并將其精確到原子尺度。從而，一個長期尋求的答案誕生了，它證實實驗產(chǎn)生的CLC與患者衍生的CLC相同。

VIB的Savvas Savvides教授說：“這是生物化學和醫(yī)學史上第一次在原子分辨率下研究患者來源的蛋白質(zhì)晶體。這些微小的晶體只有幾微米大小(大約千分之一毫米)，卻經(jīng)歷了從醫(yī)院手術(shù)室開始，到歐洲同步輻射設(shè)備專用X射線的艱苦實驗道路，并最終存活了下來。這是完全令人震驚的。最重要的是，它們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)形成其內(nèi)部蛋白質(zhì)分子美麗的三維結(jié)構(gòu)?！?/span>

圖片來源：《Science》

研究人員發(fā)現(xiàn)，只有當Gal10處于晶體狀態(tài)時，它才能誘導一種完全的免疫反應。在溶液中，Gal10是無害的。最重要的是，Charcot-Leyden晶體形式的結(jié)晶Gal10誘導哮喘的關(guān)鍵特征，包括產(chǎn)生改變的粘液，這對大多數(shù)哮喘患者來說是一個大問題。因此，這項研究已經(jīng)取得了重大突破，且結(jié)論十分明確。

尋找解決方案

隨后，該團隊研究了干預CLC的形成是否會成為哮喘患者的一種治療選擇。這就是總部位于根特的Argenx生物技術(shù)公司介入的地方。聯(lián)合研究團隊開發(fā)的抗體能夠?qū)LC產(chǎn)生特異性反應。值得注意的是，這些抗體可以在實驗室培養(yǎng)皿中幾分鐘內(nèi)溶解CLC，并在幾小時內(nèi)溶解患者粘液中(也是在體外)的CLC。在哮喘小鼠模型中使用這些抗體可以明顯減少肺部炎癥、肺功能改變和粘液產(chǎn)生。

圖片來源：《Science》

抗體溶解Charcot-Leyden晶體