中(zhōng)山(shān)三院邱伟、中(zhōng)科(kē)院王杰、香港中(zhōng)文(wén)大學(xué)刘晓东:首次构建人源化抗NMDAR脑炎模型并揭示发病机制及治疗靶点
近日，我院脑病中(zhōng)心邱伟等联合中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)院精(jīng)密测量科(kē)學(xué)与技(jì )术创新(xīn)研究院王杰、香港中(zhōng)文(wén)大學(xué)刘晓东教授在神经科(kē)學(xué)知名(míng)期刊Journal of Neuroinflammation (中(zhōng)科(kē)院一區(qū)，TOP期刊，IF=9.3)上发表了题為(wèi)“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”的研究论文(wén)。我院舒崖清、彭富华為(wèi)共同第一作(zuò)者，邱伟、王杰、刘晓东為(wèi)共同通讯作(zuò)者。该研究得到了中(zhōng)山(shān)大學(xué)中(zhōng)山(shān)医(yī)學(xué)院王琴、中(zhōng)山(shān)大學(xué)附属第一医(yī)院冯慧宇、华南农业大學(xué)孙坚、德(dé)國(guó)Borstel研究中(zhōng)心余新(xīn)华教授指导。
自身免疫性脑炎是一种中(zhōng)枢免疫性疾病，2018年被國(guó)家罕见病目录纳入，其中(zhōng)抗N-甲基-D-天冬氨酸受體(tǐ)（NMDAR）脑炎最為(wèi)常见，其病因及发病机制不详，部分(fēn)患者预后差，给家庭和社会带来沉重负担。聚焦抗NMDAR脑炎发病机制，寻找治疗靶点尤為(wèi)迫切。
图1：文(wén)章信息
该研究首次构建了PBMC诱导的人源化小(xiǎo)鼠模型:课题组分(fēn)别将抗NMDAR脑炎患者、健康受试者的PBMC（外周血单核细胞）通过腹腔注射至重度免疫缺陷小(xiǎo)鼠-BRGSF小(xiǎo)鼠中(zhōng)（图2A），人源的免疫细胞可(kě)以在小(xiǎo)鼠的血、脾、骨髓中(zhōng)存活（图2B），小(xiǎo)鼠脾脏形成类似于生化中(zhōng)心的结构（图2C）。而且，实验模型小(xiǎo)鼠的血、脑脊液中(zhōng)有(yǒu)抗NMDAR抗體(tǐ)（抗GLuN1抗體(tǐ)）产(chǎn)生（图2D-F），模型小(xiǎo)鼠脑组织中(zhōng)GLuN1表达下调(图2G,H)；进一步行為(wèi)學(xué)检测还发现模型小(xiǎo)鼠精(jīng)神行為(wèi)存在异常(图2I)；通过9T功能(néng)MRI成像也显示实验模型小(xiǎo)鼠脑功能(néng)紊乱和脑结构轻度萎缩(图2J)。
图2：PBMC诱导的人源化小(xiǎo)鼠模型
该研究发现，模型小(xiǎo)鼠存在明显的血脑屏障（BBB）破坏及紧密连接蛋白如Claudin-1\Occludin\ZO-1\Claudin-5蛋白下调（图3A-C）；并发现模型小(xiǎo)鼠脑膜中(zhōng)有(yǒu)人B细胞、人T细胞浸润（图3D），且模型小(xiǎo)鼠海马存在CD8+T细胞浸润（图3E）。
图3
该研究进一步发现，PBMC通过上调BBB内皮细胞IL-1β表达以促进BBB的破坏。研究人员通过转录组學(xué)、免疫荧光、蛋白印迹等鉴定了PBMC通过上调IL-1β介导模型小(xiǎo)鼠BBB破坏（图4A-J），并在體(tǐ)外BBB模型中(zhōng)对内皮细胞 Il-1β 进行敲除也发现敲除 Il-1β 后BBB破坏明显减轻（图4K-O）。
图4
最后，该研究明确了IL-1受體(tǐ)拮抗剂（Anakinra, 阿那白滞素）对BBB的保护作(zuò)用(yòng)并可(kě)缓解模型小(xiǎo)鼠的病情。课题组首次发现，在體(tǐ)外BBB模型上，Anakinra上调紧密连接蛋白ZO-1\Occludin\Claudin-5表达（图5B）及缓解患者PBMC对BBB模型完整性的破坏（图5C，D）；在抗NMDAR脑炎人源化模型小(xiǎo)鼠上也发现Anakinra可(kě)以改善小(xiǎo)鼠的精(jīng)神行為(wèi)异常（图5E-G）、上调脑组织紧密连接蛋白以及海马组织中(zhōng)GluN1的表达（图5H-J）。
图5
本研究首次构建了PBMC诱导的人源化抗NMDAR脑炎小(xiǎo)鼠模型，并进一步从體(tǐ)内、體(tǐ)外实验揭示PBMC通过上调IL-1β促进BBB的破坏进而诱导模型小(xiǎo)鼠脑炎发生。该研究不仅阐明了抗NMDAR脑炎潜在的发病机制，也為(wèi)抗NMDAR脑炎的精(jīng)准治疗提供了新(xīn)的靶点，并為(wèi)下一步开展Anakinra药物(wù)临床试验奠定了理(lǐ)论基础。
图6：研究首次构建了PBMC诱导的人源化抗NMDAR脑炎小(xiǎo)鼠模型，并进一步从體(tǐ)内、體(tǐ)外实验揭示PBMC通过上调IL-1β促进BBB的破坏进而诱导模型小(xiǎo)鼠脑炎发生
近年来，邱伟、舒崖清课题组一直致力抗NMDAR脑炎等自身免疫脑炎的临床与基础研究，从疾病的遗传病因學(xué)、临床标记物(wù)等多(duō)个角度进行了深入探讨，取得了一系列成果。课题组于2019年首次发现中(zhōng)國(guó)抗NMDAR脑炎患者的易感基因HLA_DRB1*16:02，相应成果发表在國(guó)际知名(míng)杂志(zhì)JNNP杂志(zhì)上（Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry. 2019）。此外，课题组还发现IRF7，BANK1，TBX21等多(duō)个易感基因（European Journal of Neurology. 2021）。课题组还系统地研究了抗NMDAR脑炎的生物(wù)标志(zhì)物(wù)在临床上的作(zuò)用(yòng)，包括焦亡关键蛋白Gasdermin D (Journal of Neurochemistry. 2021)、神经纤维丝轻链（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）、补體(tǐ)（European Journal of Neurology. 2018）等，上述生物(wù)标志(zhì)物(wù)与病情严重程度、治疗反应等相关，成為(wèi)临床上评估患者病情的指标。
未来，脑病中(zhōng)心神经免疫团队将继续加强与中(zhōng)國(guó)科(kē)學(xué)院精(jīng)密测量科(kē)學(xué)与技(jì )术创新(xīn)研究院王杰、香港中(zhōng)文(wén)大學(xué)刘晓东等國(guó)内外科(kē)研机构研究者的合作(zuò)与交流，促进神经免疫亚专科(kē)的科(kē)研达到國(guó)内领先、國(guó)际一流水平。
原文(wén)链接：https://doi.org/10.1186/s12974-023-02844-4
