《Nat Immunol:新型通用型抗体或能有效抵御多种病原体感染》

  • 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:2018-05-18
  • 近日,一项刊登在国际杂志Nature Immunology上的研究报告中,来自德国癌症研究中心(DKFZ)通过研究开发出了能让多种病原体“缴械投降”的通用型抗体,细菌和其它微生物能在其细胞表面展现出特殊的糖分子结构,这些糖分子结构在机体免疫防御机制的发挥上扮演着重要的角色,其能够促进机体免疫系统识别不属于宿主机体本身的外来入侵者,因此利用抗体就能特异性地吸附这些结构并且有效中和病原体。

    基于细胞表面的糖分子结构,细菌就可以被分类为多种亚群,一般来讲,一种抗体仅能消除一种病原体亚群,而且并不会保护机体免于其它微生物的入侵;然而,在对肺炎克雷伯菌的研究中,研究人员却首次发现,机体的免疫系统能够产生特殊的抗体来识别并且中和多种病原体。

    有超过三分之一的人群机体中都定殖着称之为克雷伯氏菌(属)的杆状细菌,这些细菌主要存在于鼻粘膜和肠道中,而在抵抗力较差的人群机体中,这种细菌就能过度复制并且引发危及生命的疾病,此外,肺炎克雷伯菌还是诱发院内获得性感染的主要原因,如今其对抗生素的耐药性也越来越强。

    这项研究中,研究人员从健康个体的血液中开发出了能抵御病原体的特殊抗体,研究者Wardemann说道,这些抗体能够保护机体抵御多种肺炎克雷伯菌亚群,而且该抗体给机体带来的保护效用不仅仅局限于一些特殊的病原体,还能有效抵御其它细菌,甚至一些酵母和病毒等。深入阐明细菌表面糖类衍生分子的结构就能够阐明这些分子的作用机制。研究者指出,这些抗体能够吸附细菌表面糖分子中名为甘露糖的小型结构,开发这种能够识别多种微生物细胞糖分子结构的抗体就能够帮助机体免疫系统有效抵御多种病原体因子的攻击。

    到目前为止我们并不知道机体免疫系统能够产生通用型的抗体来抵御肺炎克雷伯菌和其它致病菌,这些抗体的潜在治疗作用越来越重要,因为目前病原体对抗生素的耐药性越来越普遍。在德国每年大约有40万至60万人住院时会被感染,而且大约有1万至1.5万人会死于这类感染;很大一部分院内获得性感染都是因对抗生素耐药的病原体而引发,而肺炎克雷伯菌就是其中最常见的罪魁祸首。

    研究者在实验室中开发的治疗性抗体或许就能帮助患者有效抵御感染,对于一些高风险群体,比如免疫力较差的人群,这种抗体还能起到预防的作用,其有效识别并且消灭病原体的能力对于抗体的有效性至关重要,而且患急性败血症的患者或许就能够利用该抗体进行快速治疗。

    文章中,研究人员检测了这种克雷伯菌抗体的有效性,研究者Wardemann表示,在小鼠机体中,这种抗体能够有效识别并且中和多种克雷伯菌(属)亚型,从而保护小鼠免于感染的风险;下一步研究人员还将进一步研究测试这类抗体是否能够在人类临床试验中发挥作用。

  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41590-018-0106-2
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  • 《新型微型半导体生物芯片或能有效鉴别出多重耐药病原体》

    • 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:2018-08-25
    • 如今,不断进化的耐多药病原体日益引起全球的关注,耐药病原体的出现速度远远超过了科学家们发现新药的速度,而且常规的抗生素并不能有效治疗这些病原体引发的多种疾病;开发用于临床应用的综合诊断技术对于有效控制不断升级的健康风险至关重要,当前诊断感染性疾病的实验室检测技术常常是基于培养的方法来进行的,而这种方法需要几天才能够得出检测结果。而快速的分子诊断技术能利用核酸扩增试验(NAATs,nucleic acid amplification tests)在不到一小时的时间里直接对临床样本中的微生物核酸进行检测,然而当前的核酸扩增试验受限于一些因素,比如多路检测技术水平不足(即单一反应中所能检测到的菌株或核酸序列的数量),以及检测突变的准确率不高。 如今科学家们和工程师通过联合研究开发出了一种完全整合的微型半导体生物芯片,其能够通过封闭管的化学反应进行多路核酸扩增试验克服当前检测技术的限制,这种系统能够快速对单一样本中的DNA和RNA序列进行扩增,包括物种的特征、基因型以及介导致病性耐药性的突变,研究人员通过鉴别并且定量呼吸道病原体中的多种病毒RNAs和DNAs,初步论证了这种新系统使用的可行性。 研究者指出,这种新型系统能检测结核分枝杆菌基因组多个基因中超过50种抗生素耐药性的突变,相关研究成果刊登于国际杂志Nature Biotechnology上。这项研究中,研究者Hassibi等人通过利用一种常规的亚微米、互补金属氧化物半导体处理器(CMOS),设计并且开发了一种小型单次使用的特殊半导体设备,这种生物芯片的架构包括一种具有热循环能力的流体腔以及携带荧光基团的DNA捕获探针(该探针能嵌入到生物传感器阵列中)。 这种系统的流体腔能够接收多重PCR试剂以及用于扩增的临床病原体的核酸(特定的核酸序列负责介导病原体的耐药性),当微生物基因组的扩增区域与生物芯片中的DNA捕获探针相联系时,单一的生物传感器将被激活用来检测并且区分野生型菌株和突变菌株。在NAAT模块中,流体端口能引入混合的PCR试剂,并且将提取的核酸放入腔体中来进行核酸扩增,这种生物芯片配备了32×32的生物传感器像素阵列,每一种都嵌有光电二极管、加热器和检测器,该系统能通过逆向荧光转导法(IFT,inverse fluorescence transduction method)来实时鉴别多种不同的病原体核酸序列。按照功能来讲,CMOS生物芯片能实时监测IFT信号,同时还能控制流体腔的温度来促进核酸扩增。 这种系统代替了常规的PCR染料,其包括了对吸附在每一个像素上的寡核苷酸IFT探针能进行实时转导,每个探针中的双荧光基团都能与PCR扩增物进行杂交反应,这种传感器阵列的可调读取速度范围为每秒1-50次。 研究者指出,这种新型凭条能对成百上千种不同的序列进行检测,但其受到了阵列上像素数量的限制,为了阐明其多路复用的能力(multiplexing capacity),研究人员利用CMOS生物芯片同时对单一临床样本中的多种DNA和RNA呼吸病毒进行了鉴定,该平台能鉴别出位于6个基因上的54种单核苷酸多态性(SNP),从而检测出介导耐药性的基因突变,并将野生型菌株(对药物敏感性的病原体)与耐药性菌株区分开来。 尽管除了现有的NAAT平台外,该系统还有其它优点,比如能够进行划算的多路复用、工作流程简单以及不到两个小时的结果分析等,但研究人员假设这种系统仅能够检测目前已知的突变,其并不能鉴别出新型病原体和新型突变,因此其更适合于下一代测序工作。快速检测多重耐药病原体和突变的能力未来或将为科学家们提供更有意义的数据,来帮助解决当前的抗生素耐药性,并为患者提供更加精准的药物选择。
  • 《Nat Immunol:在HIV感染期间,IgG3抗体阻止B细胞抵抗病原体》

    • 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:2018-08-21
    • 在一项新的研究中,来自美国国家卫生研究院(NIH)所属的国家过敏症与传染病研究所(NIAID)的研究人员首次证实在某些HIV感染者中,一类被称为免疫球蛋白G3(IgG3)的抗体阻止免疫 系统中的B细胞发挥它们抵抗病原体的正常功能。根据这些研究人员的说法,这种现象似乎是身体试图减少因HIV的存在引起免疫系统过度活跃而带来的潜在破坏性影响的一种方式,但是这样做,它也会损害正常的免疫功能。相关研究结果于2018年8月13日在线发表在Nature Immunology期刊上,论文标题为“IgG3 regulates tissue-like memory B cells in HIV-infected individuals”。 这些研究人员通过分析来自83名未感染HIV的匿名捐赠者和108名处于不同感染阶段的HIV感染者的血液样本而取得他们的发现。这些HIV感染者具有各种种族和民族背景。其中的一些HIV感染者 正在接受治疗,而另一些HIV感染者尚未开始接受治疗。 这些研究人员观察到IgG3仅在某些条件下出现在B细胞的表面上。它出现在HIV感染者身上,但不会出现在非HIV感染者身上。此外,在未经治疗的HIV感染的慢性阶段(此时HIV病毒并未得到充 分控制),IgG3主要出现在非裔美国人或非洲黑人后裔的B细胞表面上。 在正常情形下,B细胞上的被称作B细胞受体(B cell receptor)的位点结合到诸如病原体之类的外源入侵者上。这种结合促进B细胞产生这种受体的抗体形式的多个拷贝,这会捕获病原体使 之随后遭受摧毁。这些研究人员发现在某些HIV感染者体内,IgG3通过停靠在B细胞受体上,让这个过程发生短路,从而阻止它对病原体或其他的预期靶标作出适当的反应。他们还展示了免疫 系统中的其他组分如何在HIV感染期间导致IgG3干扰正常的B细胞功能。最后,他们证实当慢性HIV感染者开始接受控制这种病毒的治疗时,IgG3停止结合到B细胞受体上,这就说明IgG3的活性 与慢性感染期间HIV的存在直接相关联。