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Cell|借刀杀人:癌细胞释放假病毒利用免疫系统损害大脑认知

 医学abeycd 2024-03-11 发布于湖北
内容要点:
大脑神经元以及癌细胞中会释放一种病毒样蛋白PNMA2。免疫系统会错误识别为病毒入侵,从而释放抗体发以清除PNMA2。免疫系统一旦启动,抗体也会攻击大脑枢系统中的PNMA2,这个过程会损伤中枢神经,导致神经系统副肿瘤综合征。

一部分癌症患者不仅要承受癌症本身带来的病痛,还要承受其所引起的记忆丧失与认知缺陷等方面的痛苦,这种相关症状称之为神经系统副肿瘤综合征。该病征可累及神经系统的任何部位,它不是由癌细胞直接浸润、转移所致,也非感染、代谢因素或其他形式抗肿瘤治疗等所引起,而是由机体免疫介导的肿瘤远隔效应所致。目前已有的线索表明,副肿瘤 Ma 抗原(PNMA) 基因可能与之相关,但其内在作用机制仍不清楚。

来自美国犹他大学健康中心的一支研究团队发现PNMA2是从Ty3逆转录转座子中分离出来的,它编码一种可自我组装成病毒样的衣壳蛋白,以无包膜衣壳的形式从细胞中释放出来,并且PNMA2在哺乳动物的神经元中高表达以及各种癌症中高表达。因此,研究人员推测:在中枢神经系统(CNS)外释放的异常 PNMA2 衣壳蛋白可能会招致免疫系统免疫系统的攻击。这项研究在2024年2月15日发表在Cell杂志上。

为进一步验证这种猜想,该团队在不加佐剂的条件下给小鼠注射了纯化的PNMA2蛋白。结果显示,小鼠的免疫系统产生高滴度的结合PNMA2衣壳的抗体,表明PNMA2蛋白的衣壳形式具有强烈的免疫原性。
此外,该团队还使用低温电子显微镜(cryo-EM)观察了PNMA2 衣壳蛋白的晶体,获得了原子级别的分辨率结构,并据此设计出了无法形成衣壳的 PNMA2 突变体,值得注意的是,突变位置编码衣壳蛋白外表面刺突。给小鼠注射这种突变体蛋白不会引起自身抗体的产生,这进一步表明,是PNMA2 衣壳蛋白外表面刺突决定了其免疫原性。尤其,来自注射小鼠的PNMA2自身抗体和来自抗MA2副肿瘤疾病患者的脑脊液都会优先结合PNMA2衣壳的外表面刺突表位。PNMA2 衣壳蛋白的还能诱导树突状细胞在体外成熟。重要的是,注射了PNMA2的小鼠还会出现明显的恐惧学习和记忆障碍,这也印证了PNMA2衣壳作为胞外抗原,能诱发自身免疫反应,导致神经缺陷。总之,这些结果表明PNMA2编码的衣壳蛋白会让免疫系统识别出错,误以为是病毒入侵,从而开启防御机制,导致疾病发生。
PNMA2蛋白自组装成二十面体病毒样衣壳
当然,在这个故事中最关键的是PNMA2蛋白所处位置。正常情况下,PNMA2衣壳蛋白在大脑神经元中表达,此时不能引起免疫系统的反应。但是癌症患者除了大脑之外,其肿瘤也会表达PNMA2衣壳蛋白,一旦被免疫系统检测到就会无差别的将PNMA2识别并清除,包括大脑,从而导致大脑神经元受损。尽管大脑有血脑屏障的保护,但癌症患者因肿瘤的存在削弱了这种保护作用。                     

最后,研究人员在文中总结道“内源性衣壳形成蛋白可以触发自身免疫反应。然而,PNMA2衣壳可能是独一无二的,因为它们在没有膜的情况下释放,并且通常只在大脑中表达,这表明它们在正常情况下可能具有免疫特权。我们在PNMA2衣壳上发现的结构信息可能最终为设计减轻自身免疫反应的衣壳提供资源。”

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