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免疫細胞變異導致瘧疾嚴重程度

來源 : 亞洲健康互聯海外中心
update : 2018/10/09
麻省理工學院的生物學家發現,在一些患者中,被稱為自然殺傷細胞的免疫細胞無法殺死感染瘧疾的紅細胞(如圖所示)。 圖片來源:麻省理工學院

每年至少有2.5億人感染瘧疾,其中約有50萬人死於這種疾病。麻省理工學院的一項新研究提供了一個可能的解釋,為什麼有些人更有可能經歷更嚴重且可能致命的疾病。

研究人員發現,在一些患者中,稱為自然殺傷細胞(NK細胞)的免疫細胞,無法打開有效摧毀瘧疾感染的紅細胞所必需的基因。

研究人員還表明,他們可以刺激NK細胞更好地殺死實驗室培養皿中感染的紅細胞。這項研究資深作者之一Jianzhu Chen 說,這表明可以採用一種方法來開發有助於降低某些人,特別是兒童瘧疾感染嚴重程度的治療方法。

麻省理工學院生物學教授,同時也是麻省理工學院科赫綜合癌症研究所成員Chen說:「這是解決這個問題的一種方法,大多數死亡的瘧疾患者是5歲以下的兒童,他們的免疫系統尚未完全形成。」

新加坡南洋理工大學(NTU)教授Peter Preiser也是該研究的資深作者,該研究於104日發表在PLOS Pathogens期刊上。該論文的主要作者是NTU和新加坡 - 麻省理工學院研究聯盟和科技(SMART)研究生Weijian YeMarvin Chew

第一道防線
2010年,研究團隊設計了能夠產生幾種人類免疫細胞和紅細胞的小鼠品系。這些「人源化」小鼠,可用於研究人類對通常不感染小鼠的病原體的免疫反應,例如導致瘧疾的寄生蟲惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum)。

幾年後,研究人員利用這些小鼠來研究NK細胞,和巨噬細胞在瘧疾感染中的作用。這兩種細胞類型是先天免疫系統的關鍵參與者,是一種非特異性反應,可作為對抗許多微生物的第一道防線。研究人員發現,當他們從小鼠身上移除人類NK細胞並感染瘧疾時,血液中寄生蟲的數量遠遠大於NK細胞的小鼠。當去除人巨噬細胞時則沒有發生這種情況,這表明NK細胞是最重要的抗瘧疾的一線防禦者。

(自然殺傷(NK)細胞與瘧疾感染的紅細胞結合併破壞它。圖片來源:Weijian Ye)

在該研究中,研究人員還發現,在他們使用的人體血液樣本中,大約25%的人體血液樣本完全沒有對瘧疾產生反應。在新的論文中,他們試圖找出原因。為此,他們在遇到瘧疾感染的紅細胞之前和之後,對NK細胞的RNA進行了測序。這使得研究人員能夠確定少數基因,而這些基因在瘧疾反應性NK細胞中開啟,但在非反應細胞中則不然。

在這些基因中,編碼一種稱為MDA5的蛋白質,已知其參與幫助免疫細胞如NK細胞和巨噬細胞識別外源RNA。進一步的研究表明,瘧疾感染的紅細胞分泌微小氣泡,稱為微泡,攜帶來自瘧疾寄生蟲的RNA片段。研究還表明NK細胞吸收這些微泡。如果存在MDA5,則啟動NK細胞以殺死受感染的血細胞。

具有較低MDA5水平的無反應性NK細胞不能識別並殺死受感染的細胞。 NK細胞也負責分泌召喚T細胞和其他免疫細胞的細胞因子,因此它們的啟動失敗也會阻礙免疫反應的其他因素。

提高免疫力
研究團隊還表明,他們可以透過一種叫做poly IC的合成分子來啟動無反應的NK細胞,這種分子在結構上類似於雙鏈RNA。為了使聚IC有效,研究人員必須將其包裝成稱為脂質體的微小球體,這使得它像攜帶RNA的微泡一樣進入細胞。

研究人員還發現NK細胞中MDA5水平,與捐獻血液樣本的患者所經歷的疾病嚴重程度之間存在相關性。接下來,他們希望從人類患者身上採集細胞並進一步檢查人源化小鼠的這種相關性,並探討用poly IC治療小鼠是否會在實驗室培養的細胞中,看到相同的有益效果。