中山三院邱偉、中科院王杰、香港中文大學(xué)劉曉東:首次構(gòu)建人源化抗NMDAR腦炎模型并揭示發(fā)病機(jī)制及治療靶點
近日，我院腦病中心邱偉等聯(lián)合中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院王杰、香港中文大學(xué)劉曉東教授在神經(jīng)科學(xué)知名期刊Journal of Neuroinflammation?(中科院一區(qū)，TOP期刊，IF=9.3)上發(fā)表了題為“Transfer of patient’s peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) disrupts blood–brain barrier and induces anti-NMDAR encephalitis: a study of novel humanized PBMC mouse model”的研究論文。我院舒崖清、彭富華為共同第一作者，邱偉、王杰、劉曉東為共同通訊作者。該研究得到了中山大學(xué)中山醫(yī)學(xué)院王琴、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院馮慧宇、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)孫堅、德國Borstel研究中心余新華教授指導(dǎo)。
自身免疫性腦炎是一種中樞免疫性疾病，2018年被國家罕見病目錄納入，其中抗N-甲基-D-天冬氨酸受體（NMDAR）腦炎最為常見，其病因及發(fā)病機(jī)制不詳，部分患者預(yù)后差，給家庭和社會帶來沉重負(fù)擔(dān)。聚焦抗NMDAR腦炎發(fā)病機(jī)制，尋找治療靶點尤為迫切。
圖1：文章信息
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??? 該研究首次構(gòu)建了PBMC誘導(dǎo)的人源化小鼠模型:課題組分別將抗NMDAR腦炎患者、健康受試者的PBMC（外周血單核細(xì)胞）通過腹腔注射至重度免疫缺陷小鼠-BRGSF小鼠中（圖2A），人源的免疫細(xì)胞可以在小鼠的血、脾、骨髓中存活（圖2B），小鼠脾臟形成類似于生化中心的結(jié)構(gòu)（圖2C）。而且，實驗?zāi)Ｐ托∈蟮难?、腦脊液中有抗NMDAR抗體（抗GLuN1抗體）產(chǎn)生（圖2D-F），模型小鼠腦組織中GLuN1表達(dá)下調(diào)(圖2G,H)；進(jìn)一步行為學(xué)檢測還發(fā)現(xiàn)模型小鼠精神行為存在異常(圖2I)；通過9T功能MRI成像也顯示實驗?zāi)Ｐ托∈竽X功能紊亂和腦結(jié)構(gòu)輕度萎縮(圖2J)。
圖2：PBMC誘導(dǎo)的人源化小鼠模型
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該研究發(fā)現(xiàn)，模型小鼠存在明顯的血腦屏障（BBB）破壞及緊密連接蛋白如Claudin-1\Occludin\ZO-1\Claudin-5蛋白下調(diào)（圖3A-C）；并發(fā)現(xiàn)模型小鼠腦膜中有人B細(xì)胞、人T細(xì)胞浸潤（圖3D），且模型小鼠海馬存在CD8+T細(xì)胞浸潤（圖3E）。
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圖3
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該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，PBMC通過上調(diào)BBB內(nèi)皮細(xì)胞IL-1β表達(dá)以促進(jìn)BBB的破壞。研究人員通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)、免疫熒光、蛋白印跡等鑒定了PBMC通過上調(diào)IL-1β介導(dǎo)模型小鼠BBB破壞（圖4A-J），并在體外BBB模型中對內(nèi)皮細(xì)胞?Il-1β?進(jìn)行敲除也發(fā)現(xiàn)敲除?Il-1β?后BBB破壞明顯減輕（圖4K-O）。
圖4
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最后，該研究明確了IL-1受體拮抗劑（Anakinra, 阿那白滯素）對BBB的保護(hù)作用并可緩解模型小鼠的病情。課題組首次發(fā)現(xiàn)，在體外BBB模型上，Anakinra上調(diào)緊密連接蛋白ZO-1\Occludin\Claudin-5表達(dá)（圖5B）及緩解患者PBMC對BBB模型完整性的破壞（圖5C，D）；在抗NMDAR腦炎人源化模型小鼠上也發(fā)現(xiàn)Anakinra可以改善小鼠的精神行為異常（圖5E-G）、上調(diào)腦組織緊密連接蛋白以及海馬組織中GluN1的表達(dá)（圖5H-J）。
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圖5
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本研究首次構(gòu)建了PBMC誘導(dǎo)的人源化抗NMDAR腦炎小鼠模型，并進(jìn)一步從體內(nèi)、體外實驗揭示PBMC通過上調(diào)IL-1β促進(jìn)BBB的破壞進(jìn)而誘導(dǎo)模型小鼠腦炎發(fā)生。該研究不僅闡明了抗NMDAR腦炎潛在的發(fā)病機(jī)制，也為抗NMDAR腦炎的精準(zhǔn)治療提供了新的靶點，并為下一步開展Anakinra藥物臨床試驗奠定了理論基礎(chǔ)。
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圖6：研究首次構(gòu)建了PBMC誘導(dǎo)的人源化抗NMDAR腦炎小鼠模型，并進(jìn)一步從體內(nèi)、體外實驗揭示PBMC通過上調(diào)IL-1β促進(jìn)BBB的破壞進(jìn)而誘導(dǎo)模型小鼠腦炎發(fā)生
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近年來，邱偉、舒崖清課題組一直致力抗NMDAR腦炎等自身免疫腦炎的臨床與基礎(chǔ)研究，從疾病的遺傳病因?qū)W、臨床標(biāo)記物等多個角度進(jìn)行了深入探討，取得了一系列成果。課題組于2019年首次發(fā)現(xiàn)中國抗NMDAR腦炎患者的易感基因HLA_DRB1*16:02，相應(yīng)成果發(fā)表在國際知名雜志JNNP雜志上（Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry.?2019）。此外，課題組還發(fā)現(xiàn)IRF7，BANK1，TBX21等多個易感基因（European Journal of Neurology.?2021）。課題組還系統(tǒng)地研究了抗NMDAR腦炎的生物標(biāo)志物在臨床上的作用，包括焦亡關(guān)鍵蛋白Gasdermin D (Journal of Neurochemistry. 2021)、神經(jīng)纖維絲輕鏈（Journal of Neurochemistry.2023；Neurological Sciences. 2022）、CD40/CD40L（Journal of Neuroimmunology.2022）、胱抑素C（Journal of Neuroimmunology. 2022；Acta Neurologica Scandinavica. 2018）、補(bǔ)體（European Journal of Neurology. 2018）等，上述生物標(biāo)志物與病情嚴(yán)重程度、治療反應(yīng)等相關(guān)，成為臨床上評估患者病情的指標(biāo)。
未來，腦病中心神經(jīng)免疫團(tuán)隊將繼續(xù)加強(qiáng)與中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院王杰、香港中文大學(xué)劉曉東等國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)研究者的合作與交流，促進(jìn)神經(jīng)免疫亞?？频目蒲羞_(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際一流水平。
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原文鏈接：https://doi.org/10.1186/s12974-023-02844-4
