《Nature》新研究揭密:人類蛋白質也可能驅動自體免疫

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免疫系統原本應該是保護身體的重要防線,然而有時因為某些原因它們也會將正常人體細胞當作敵人進行攻擊,進而造成自體免疫疾病(Autoimmune disease)發生。

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如何找到造成混淆的根源一直是個挑戰,但最近聖路易斯華盛頓大學醫學院(Washington University in St. Louis)、史丹佛大學醫學院(Stanford University School of Medicine)和牛津大學(University of Oxford)三大名校組成的研究團隊利用一種新方式,找到這些關鍵蛋白質片段以及響應的免疫細胞,為及早診斷和治療自體免疫疾病開闢了新途徑。

HLA 變異與自體免疫疾病間的關聯

人類白血球抗原(human leukocyte antigen, HLA)是所有基因裡最具多態性的基因,許多自體免疫疾病都被發現與 HLA 特定變異有關,像是僵直性脊椎炎(ankylosing spondylitis)和急性前葡萄膜炎(acute anterior uveitis)就已確定和 HLA-B27 變體存在密切關聯。

HLA 蛋白質家族的功能就像手一樣,會撿拾附近的任何蛋白質片段並展示給 T 細胞來進行檢測,確認是危險的外來微生物或僅是人類蛋白質。由於 T 細胞光靠自身無法做到這點,長久以來,科學家一直認為是 HLA-B27 展示了未知的人類蛋白質才造成 T 細胞「誤認」,引發對自體細胞的攻擊,但科學家始終無法找到能佐證這項假設中那個未知片段。

為了確認假設的真實性,在《Nature》最新研究中,團隊在僵直性脊椎炎的血液和關節及前葡萄膜炎患者眼睛中找到大量存在的某些 T 細胞後,研究人員設計了一種新方法來辨別這些 T 細胞與 HLA-B27 結合時驅動反應的蛋白質片段,隨後再將片段與人類基因組和 5 個細菌基因組進行比對,藉以找到這些片段的可能起源。

透過這套方法,團隊得以將數百萬種可能性縮小到非常簡短的人類和微生物蛋白質列表,並在最終與來自僵直性脊椎炎與急性前葡萄膜炎患者的 T 細胞受體(T cell receptors)結構進行比較後,發現兩者間驚人的相似性。顯示至少在這兩種疾病之中,是人類和微生物蛋白質間的交叉反應(cross-reactivity)誘使自體免疫的發生。

為自體免疫疾病找新出口

僵直性脊椎炎從最初症狀到實際診斷平均約需七到八年,縮短診斷時間將會對患者的生活產生巨大影響,研究人員認為,如果能針對消除這些引起疾病的 T 細胞,不僅可能治癒患者,甚至有望預防具有高風險基因變異的人的疾病發生。

這項研究為某些 HLA 變異與某些疾病的相關性找到了線索,也為長久以來的假設提供了強有力的證據,即應該對微生物起反應的 T 細胞也可能對正常人類蛋白質出現反應。研究團隊希望隨著潛在的驅動因素確定,有朝一日能有更具針對性的自體免疫疾病治療手段及診斷工具出現。

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參考資料:
1. Nature, 2022, https://doi.org/10.1038/s41586-022-05501-7
2. https://medicine.wustl.edu/news/evidence-of-autoimmunitys-origins-uncovered-via-new-approach/

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