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免疫性疾病的曙光?人工改造蛋白质可以吸收多余的信号蛋白

2020-04-18 19:46 前瞻网   

 

免疫性疾病的曙光?人工改造蛋白质可以吸收多余的信号蛋白

新冠肺炎有一个显著的特征,那就是严重的病例可能会出现过度免疫反应。这种突发的过度免疫反应也被称为细胞因子风暴,它会损害肺部,还能造成致命的影响。

日前,麻省理工学院的一组研究人员开发了一种结构类似于抗体的特殊蛋白质,他们相信,这种蛋白质可以吸收这些多余的细胞因子。

这项研究的资深作者之一、麻省理工学院科学家Rui Qing表示:“在注入身体之后,这些蛋白质会和细胞因子风暴产生的多余细胞因子结合,消除过度的细胞因子和减轻感染的症状。”

研究人员在《生物物理学季刊》(QRB)上发表了他们的初步发现,现在他们希望开始在人类细胞和动物模型中测试这种蛋白质对细胞因子释放和冠状病毒感染的反应。

麻省理工学院媒体实验室分子结构实验室的首席科学家Shuguang Zhang也是这篇论文的资深作者。麻省理工学院(MIT)的访问科学家Shilei Hao是这项研究的主要作者,Avalon GloboCare的首席执行官兼总裁David Jin也是研究作者之一。

一个分子海绵

研究人员阻止细胞因子风暴的研究工作起源于一个Zhang在10年前开始的项目,该项目旨在为嵌入细胞膜的蛋白质开发改良版本。这些蛋白质通常很难研究,因为一旦将它们从细胞膜中提取出来之后,它们只有悬浮在特殊的清洁剂中才能保持结构。

经过几年的研究,Zhang和Qing开发了一种方法来修改这些蛋白质的疏水区域,使它们可溶于水,更易于研究。他们的方法被称为QTY代码,这种方法需要用具有相似结构的亲水氨基酸代替一些疏水氨基酸。亮氨酸转化为谷氨酰胺,异亮氨酸和缬氨酸转化为苏氨酸,苯丙氨酸转化为酪氨酸。

随着QTY代码的发展,Jin带着设计一种水溶性蛋白的想法来到了Zhang的实验室,这种蛋白质也被称为细胞因子受体。研究人员在免疫细胞的表面发现了这些受体,它们会在细胞表面与细胞因子(一种刺激炎症和其他免疫反应的信号蛋白)结合。

Jin认为,模仿这些细胞因子受体的蛋白质可以帮助对抗细胞因子风暴。细胞因子风暴可以由病毒或细菌感染产生,包括艾滋病毒和肝炎,它们也会作为癌症免疫治疗的副作用出现。

在2019年4月,Zhang的团队开始设计可以像海绵一样吸收多余细胞因子的蛋白质。为此,他们使用QTY编码制造了水溶性的细胞因子受体。当蛋白质溶于水时,它们可以有效地在人的血液中流动,而最初的疏水版本蛋白质可能会附着在它们遇到的细胞上。

研究人员还在他们的水溶性受体蛋白上附加了一个名为Fc区域的抗体片段,这个区域有助于进一步在血液中稳定这些蛋白质,降低它们被免疫系统攻击的可能性。

研究人员设计了模拟六种不同细胞因子受体的蛋白质,这些细胞因子受体可以与干扰素和白介素等细胞因子结合,也可以与一类叫做趋化因子的细胞因子结合。在针对这些蛋白质结合强度的实验室测试中,研究人员发现,这些修改过的蛋白质和细胞因子的结合强度,与自然细胞因子受体和细胞因子的结合强度很相似。

Jin说:“我们设计的细胞因子受体会吸收细胞因子风暴期间释放的大部分过量细胞因子。”

出于好奇心的研究

今年3月,当有证据开始表明SARS-CoV-2病毒在一些患者体内引发了细胞因子风暴时,研究人员意识到,他们设计的受体蛋白可能会对此有所帮助。他们决定尽快公布迄今为止的研究结果,并计划在感染Covid-19的人类细胞和动物模型中进行更多的试验。

Zhang 说,这种方法的潜在治疗用途强调了“好奇心驱动的研究”有多么重要。

他说:“事实证明,我们在2019年4月开始的研究与Covid-19感染患者的治疗方法直接相关。好奇心驱动的研究,甚至是前瞻性的研究,往往会使我们提前做好防范,这是预防未来灾难的关键。”

研究人员已经对他们设计的蛋白质,以及他们创造水溶性细胞因子受体的整体方法申请了专利。他们希望尽快获得这项技术的许可,并与制药和生物技术公司进行合作,帮助将其推向临床试验。

Jin说:“很明显,这种方法需要进一步的动物研究以及潜在人类临床研究。但我们有信心,这一发现将有助于临床应用,治疗引起细胞因子风暴的病毒性疾病。”

原文:https://medicalxpress.com/news/2020-04-proteins-halt-severe-cytokine-storms.html

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责任编辑: 3976DBC

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