蛋白质工程拓展免疫细胞语言
来源/作者:生物通  日期:2019-01-29

根据世界卫生组织统计,每年约600万人死于败血症,这些数字令人担忧。这种俗称“血液中毒”的疾病通常始于无害的感染。

一旦触发免疫系统过度反应,自身组织就会受到攻击和损伤。过度反应最终会导致危及生命的防御系统全面崩溃。仅在德国,死于败血症的人数就超过了艾滋病、结肠癌和乳腺癌的总和!

世界各地的研究人员都在寻找新治疗方法,但目前为止还是徒劳无功。由结构生物学、免疫学和细胞生物学领域的跨学科团队首次成功地生产出了一种能够平衡过度免疫反应的蛋白质。

免疫细胞的语言

在这项研究中,科学家受到进化的启发:老鼠的免疫系统可以很好地保护自己免受败血症侵袭。在这里,介导免疫系统细胞间通讯的白细胞介素信使起着关键作用。

白细胞介素是免疫细胞的交流词汇,”慕尼黑工业大学细胞蛋白质生物化学教授Matthias Feige解释。“细胞根据特定的氨基酸蓝图形成这些信使分子,序列排列决定了白细胞介素采用何种三维结构,从而决定其传递哪些信息。”

人类和老鼠有着相似的词汇,研究人员发现白细胞介素27α有一个显著差异。老鼠可以释放这种分子,调节免疫细胞功能,但人类的免疫细胞却不能释放。

“通过计算机模型和细胞生物学实验,我们发现,一种结构上重要的氨基酸决定了白细胞介素27α是否可以被免疫系统细胞释放,”文章一作Stephanie Müller说。“这让我们想到了如何重新设计人类白细胞介素蛋白,通过生物工程技术生产出来。”

具有新功能的蛋白质——产自实验室

然后,研究小组在实验室制备了经过修饰的白细胞介素,并测试了其生物学功能——结果非常令人鼓舞:工程化信使分子可以被人类细胞识别,分析表明,它确实能平衡免疫系统的过度反应,使其成为败血症治疗的一个有希望的候选者。

“我们的方法允许我们通过设计一个关键的信号分子,来合理地扩展免疫细胞语言,提供有针对性的方式调节免疫细胞反应。这一发现多亏了慕尼黑工业大学、巴黎第四大学以及赫尔姆霍茨中心的免疫学家和临床医生的密切合作,”Feige说。“新蛋白的专利正在申请中。”

【关键词】败血症 白细胞 基酸