《Nat Microbiol:揭示沙眼衣原体逃避免疫系统检测机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2018-07-04
  • 沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)感染是一种常见的性传播疾病。全世界有超过1.31亿人感染上这种细菌。如果在早期阶段检测到并用抗生素加以治疗,对这种感染就能够加以阻止。然而,衣原体感染通常没有症状地发生,并且在许多情况下没有被注意到。这促进了这种病原体传播并增加了继发性感染(如HIV或作为淋病致病因子的淋病奈瑟菌)的机会。

    沙眼衣原体如何避免人体免疫系统攻击并阻止感染的典型症状产生?在一项新的研究中,来自德国维尔茨堡大学的研究人员提供了对这个问题的答案。维尔茨堡大学微生物学系主任Thomas Rudel教授和维尔茨堡大学微生物学系研究员Karthika Rajeeve博士证实这种细菌主动地让免疫细胞中的特殊细胞---多形核白细胞(polymorphic nuclear leukocyte, PMN)---失活,从而确保它自身的存活。相关研究结果发表在2018年7月的Nature Microbiology期刊上,论文标题为“Chlamydia trachomatis paralyses neutrophils to evade the host innate immune response”。

    病原体和免疫系统之间的战斗遵循人体中的一个确定的过程:先天性免疫系统中的特殊白细胞在感染后变得活跃。它们能够摄取致病性微生物并消化它们,而且它们还会分泌破坏细菌的特殊物质。白细胞还形成被称作中性粒细胞胞外陷阱(neutrophil extracellular trap, NET)的结构,从而结合微生物并杀死它们。然而,许多病原体在进化过程中已形成破坏NET的机制,如沙眼衣原体所做的那样。

    Rudel解释道,“从之前的研究中,已了解到衣原体会扰乱先天性免疫信号通路中的单个步骤。但是在此之前这种确切的机制是未知的。”如今,Rudel及其团队发现了这些干扰中的重要细节:“我们能证实游离的衣原体即便处于直接的相互作用当中也不会激活PMN。一旦PMN攻击衣原体,这些细胞就会遭受瘫痪,而且不会对不同的刺激作出反应。”

    这些研究人员鉴定出两种受体---甲酰肽受体1型(formyl peptide receptor type 1, FPR1)和甲酰肽受体2型(FPR2)---和一种特殊的蛋白---衣原体蛋白酶样激活因子(chlamydial protease like activating factor, CPAF)---在沙眼衣原体和免疫系统之间的战斗中发挥着重要的作用。这两种受体构成这些免疫细胞的“天线”。当它们识别出一种潜在的入侵者时,它们给细胞内部传递一种信号,并且以这种方式启动免疫反应。尽管FPR1仅识别特定的肽,但是FPR2能够结合更加广泛的蛋白、肽和脂质。

    如今,Rudel和他的团队揭示出沙眼衣原体如何阻止这一过程的激活:“我们鉴定出CPAF阻断先天性免疫反应。”在他们的实验中,这些研究人员能够证实免疫细胞能够毫无问题地识别出和高效地杀死无法产生CPAF的沙眼衣原体。

    再者,这些研究人员鉴定出FPR2是CPAF的靶标。Rudel说,“FPR2被CPAF切割并从这些免疫细胞的表面上移除。”相反,FPR1在被感染的细胞中保持完整并且介导它的信号。Rajeeve说,“然而,这些FPR1信号通路似乎并不会被受到感染的免疫细胞激活。”

    根据这些研究人员的说法,CPAF在细胞外的这种感染过程中起着至关重要的作用,这就为开发抵抗沙眼衣原体的新药提供了机会。阻断CPAF的物质可能是抵抗衣原体感染的合适治疗试剂。然而,这需要更加深入地了解衣原体用于瘫痪先天性免疫系统的策略。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41564-018-0182-y
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  • 《新冠病毒逃避免疫系统关键机制揭示》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
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    • 据近日发表在《自然·通讯》杂志上的论文,美国得克萨斯农工大学健康科学中心和日本北海道大学的研究人员最近发现了一种关键机制,可以解释新冠病毒如何逃避免疫系统并在人体内复制。   “我们发现,新冠病毒携带了一种抑制基因,它可以抑制免疫系统中的一种人类基因,而这种基因对摧毁受感染的细胞至关重要。”该论文的主要作者小林浩一教授说。   免疫系统是一个由细胞和蛋白质组成的复杂网络,旨在抵御感染和疾病,特别是像新冠病毒这种导致人体出现许多问题的病毒。但事实上,免疫系统不是万无一失的,仍有许多人面临感染病毒的风险。科学家对新冠病毒如何逃避免疫系统的潜在机制一直知之甚少。   一般来说,人类免疫系统中的细胞能够通过摧毁受感染的细胞来控制病毒感染,从而使病毒无法复制。小林浩一的研究团队2012年发表于《自然评论免疫学》上的发现表明,执行该过程的一种主力基因被称为NLRC5,它调节主要组织相容性复合体(MHC)I类基因。而MHC-I类分子的表达对于针对病原体的免疫反应的启动和调节至关重要。   小林浩一说:“在感染病毒期间,NLRC5基因的数量和活性都会增加,为的是提高我们清除病毒的能力。”   新研究发现,新冠病毒之所以能够如此容易地复制,是因为该病毒携带了一种名为ORF6的抑制基因,该基因可以抑制NLRC5的功能,从而也抑制了MHC-I类分子途径。   此次发现揭示了新冠病毒如何在人体内复制的机制,有望促进开发防止病毒逃避免疫系统并在体内复制的新疗法。研究人员表示,希望这一新发现能让我们开发出一种可以阻断ORF6基因的新药,这样我们的免疫系统就能永久“击退”新冠病毒。
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    • 编译者:hujm
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    • 在一项新的研究中,由美国哈佛医学院的研究人员领导的一个研究团队在预测SARS-CoV-2冠状病毒的未来进化策略的过程中鉴定出几种潜在的突变,这些突变将使这种病毒逃避免疫防御,包括通过感染或接种疫苗获得的自然免疫以及基于抗体的治疗。这些结果将有助于人们衡量SARS-CoV-2在继续适应其人类宿主的过程中可能如何进化,并以此帮助公共卫生官员和科学家为未来可能的突变做好准备。相关研究结果于2021年12月2日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Structural basis for continued antibody evasion by the SARS-CoV-2 receptor binding domain”。 事实上,在这项新的研究即将发表时,一种令人担忧的新变体---omicron---出现了,随后这些作者发现它包含了这篇新发表的论文中预测的几种可逃避抗体的突变。截至2021年12月1日,在非洲、亚洲、澳大利亚、欧洲和南北美洲的25个国家已经发现了omicron,这个名单每天都在增加。 这些作者提醒说,这些研究结果并不直接适用于omicron,因为这种特定的变体如何表现将取决于其自身的一组独特的突变---病毒刺突蛋白中至少有30种突变---之间的相互作用,以及它如何与世界各地人群中流通的其他活性毒株竞争。他们说,尽管如此,这项研究提供了有关omicron的值得关注的特定领域的重要线索,并且也为发现可能出现在未来变体中的其他突变奠定基础。 论文通讯作者、哈佛医学院Blavatnik研究所微生物学助理教授Jonathan Abraham说,“我们的发现表明,建议对omicron采取非常谨慎的态度,因为这些突变被证明相当有能力逃避用于治疗新感染患者的单克隆抗体和因mRNA疫苗接种而产生的抗体。”这些作者没有研究这种病毒对接种非mRNA疫苗而产生的抗体的抵抗能力。 Abraham指出,SARS-CoV-2在人类身上继续复制的时间越长,它就越有可能继续进化出新的突变,从而在现有的自然免疫力、疫苗和治疗方法面前进化出新的传播方式。 Abraham说,这意味着阻止这种病毒传播的公共卫生努力,包括尽快在全球范围内进行大规模疫苗接种,对于预防疾病和减少这种病毒进化的机会都是至关重要的。 这些作者说,这些发现还强调了对SARS-CoV-2以及其他病原体未来潜在进化进行持续研究的重要性。论文共同第一作者Katherine Nabel说,“为了摆脱这种大流行病,我们需要领先于这种病毒,而不是追赶。我们的方法是独特的,因为我们不是孤立地研究单个躲避抗体的突变,而是将每个突变作为同时包含许多突变的复合变体的一部分来研究---我们认为这可能是这种病毒的走向。不幸的是,这似乎是omicron的情况。” 许多之前的研究已探究了SARS-CoV-2的新优势毒株中进化出的机制,这些机制使得这种病毒能够抵抗旨在让易被感染的人免受感染和严重疾病的抗体的保护能力。 在2021年夏天,Abraham没有等着看下一个新变体会带来什么,而是着手确定未来可能出现的突变会如何影响这种病毒感染细胞和逃避免疫防御的能力,并与来自哈佛医学院、布莱根妇女医院、麻省总医院、哈佛皮尔格林医疗保健研究所、哈佛大学陈曾熙公共卫生学院、波士顿大学医学院和美国国家新发传染病实验室以及AbbVie生物研究中心的同事们进行合作。 为了估计SARS-CoV-2下一步如何可能自我转化,这些作者根据这种病毒的化学和物理结构的线索,寻找在免疫力低下的人和全球病毒序列数据库中发现的罕见突变。在使用非传染性病毒样颗粒的实验室研究中,他们发现了多种复合突变(complex mutation)的组合,这些突变将使这种病毒感染人体细胞,同时减少中和抗体的保护能力。 这些作者将注意力集中在SARS-CoV-2刺突蛋白的受体结合结构域(RBD),这种病毒利用这种结构域来结合人类细胞。刺突蛋白允许这种病毒进入人体细胞,在那里启动自我复制并最终导致感染。 大多数中和抗体的作用是结合SARS-CoV-2刺突蛋白受体结合结构域上的相同位置,以阻止它附着到人类细胞并导致感染。 突变和进化是病毒自然历史的正常部分。每次产生一个新的病毒拷贝时,都有可能出现拷贝错误。当病毒遇到来自宿主免疫系统的选择压力时,允许病毒避免被现有抗体阻断的拷贝错误就有更好的机会让它存活下来并继续复制。允许病毒以这种方式逃避抗体的突变被称为逃逸突变。 这些作者证实SARS-CoV-2可以同时产生大量的逃逸突变,同时保留结合它感染人体细胞所需的受体的能力。为了测试这一点,他们通过将无害的、非感染性的病毒样颗粒与含有疑似逃逸突变的SARS-CoV-2刺突蛋白的片段结合起来构建出假病毒,即实验室制造的SARS-CoV-2病毒替身。他们发现含有多达七个逃逸突变的假病毒对治疗性抗体和mRNA疫苗接受者的血清中的中和抗体更有抵抗力。 在这些作者开始实验时,这种复杂的进化水平还没有在一系列病毒毒株中出现过。但随着omicron变体的出现,受体结合结构域中的这种水平的复合突变不再是假设。Abraham说,delta变体在它的受体结合结构域中只有两个逃逸突变,但他们构建的假病毒有多达七个逃逸突变,而omicron似乎有十五个逃逸突变,包括他们分析的几个特定逃逸突变。 在一系列的实验中,这些作者用假病毒进行了生化检测和测试,以了解抗体如何与含有逃逸突变的刺突蛋白结合。其中的几个逃逸突变,包括在omicron中发现的一些逃逸突变,使假病毒能够完全逃避治疗性抗体,包括那些在单克隆抗体鸡尾酒疗法中发现的抗体。 这些作者还发现了一种能够有效中和所有测试变体的抗体。然而,他们也注意到,如果刺突蛋白发生单一突变而使得在抗体与这种病毒结合的位置上增加一个糖分子,那么这种病毒将能够躲避这种抗体。从本质上讲,这将阻止这种抗体发挥其作用。 这些作者指出,在罕见的情况下,SARS-CoV-2的循环毒株已经被发现获得这种突变。他们说,当这种情况发生时,它可能是来自免疫系统选择压力的结果。他们补充说,了解这种罕见突变的作用,对于在它作为优势毒株的一部分出现之前做好准备至关重要。 虽然这些作者没有直接研究假病毒逃避因自然感染而产生的免疫力,但是他们以前对携带较少突变的变体的研究结果表明,这些较新的、高度突变的变体也将巧妙地逃避通过自然感染获得的抗体。 在另一项实验中,假病毒被暴露在接受过mRNA疫苗的人的血清中。对于一些高度突变的变体,来自单剂量疫苗接种者的血清完全失去了中和病毒变体的能力。在从接受过第二剂疫苗接种的人身上提取的血清样本中,疫苗对所有变体---包括一些大量突变的假病毒---至少保留了一些效力。 这些作者强调,他们的分析表明即使是用原始的刺突蛋白抗原进行反复免疫,对于抗击高度突变的SARS-CoV-2刺突蛋白变体也可能是至关重要的。 Abraham说,“SARS-CoV-2是一种变形高手。我们在SARS-CoV-2刺突蛋白中看到的巨大结构灵活性表明,Omicron不可能是这种病毒的终结。” 参考资料: Katherine G. Nabel et al. Structural basis for continued antibody evasion by the SARS-CoV-2 receptor binding domain. Science, 2021, doi:10.1126/science.abl6251.