作者:丹尼爾·克雷西
經過一系列史詩般的實驗,一組研究人員觀察並再現了可能發生的朊病毒自發產生現象——朊病毒是一種錯誤摺疊的蛋白質,與中樞神經系統的破壞有關。
這些錯誤摺疊的蛋白質是克雅氏病和羊瘙癢病的罪魁禍首,具有高度傳染性。雖然眾所周知是透過攝入受感染的肉類傳播,但朊病毒也被認為會在極少數人類和其他動物中自發產生。此前,已經透過一種名為“蛋白質錯誤摺疊迴圈擴增”(PMCA)的方法在動物細胞中實現了這種從頭朊病毒的產生,該方法包括反覆進行超聲和孵育。
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現在,一個位於倫敦的團隊報告說,他們觀察到朊病毒從健康的實驗鼠腦組織中出現(結果於7月26日線上發表在《美國國家科學院院刊》上)。(人類樣本傳統上不太適合PMCA,並且據信朊病毒蛋白的錯誤摺疊在人類中的發生率遠低於小鼠。)
倫敦大學學院神經退行性疾病部門負責人、合著者約翰·科林奇說:“我們當時正在嘗試開發一種非常靈敏的金屬表面朊病毒檢測方法,以便將其用於朊病毒的去汙處理。我們花了一段時間才說服自己這是一種真實現象。”
粘性鋼
朊病毒很容易與鋼絲結合,因此可以用來檢測朊病毒的存在,也可以用來在實驗室研究中感染大腦。科林奇認為,該團隊實驗中的金屬表面以某種方式催化了朊病毒的形成。
在科林奇的實驗室研究一種小鼠羊瘙癢病時,研究人員發現,一些塗有未感染小鼠大腦的金屬絲,本來是要作為對照組的,但測試結果呈陽性。最終,他們得出結論,這不是錯誤或汙染的結果。
他們報告說,在一個典型的實驗中,將金屬絲放入來自未感染小鼠大腦或感染了羊瘙癢病朊病毒的大腦的腦勻漿中。在16個實驗中,有9個對照組的朊病毒檢測結果呈陽性。總共有2268個測試板上的40個孔呈陽性。
作者甚至採取了預防措施,在另一個從未進行過朊病毒研究的實驗室重複了這項研究。他們購買了新裝置,並將其直接運到現場,以避免任何汙染風險。儘管如此,健康的、未感染的腦細胞的朊病毒檢測結果仍然呈陽性,但比率較低。
目前在朱庇特的斯克裡普斯佛羅里達研究所研究朊病毒生物學的合著者查爾斯·魏斯曼說:“我們可以在實驗室系統中重現人們認為在動物和人類身上發生的事情。”
“一開始,這很難令人相信。我們花了數年時間,在越來越嚴格的條件下重複實驗。”
至關重要的是,當轉移到小鼠身上時,新的朊病毒會引起與實驗室通常使用的羊瘙癢病朊病毒所產生的疾病不同的特徵。
論文指出:“事實上,與‘自發朊病毒’相關的組織病理學與我們實驗室以前見過的任何情況都不同。自發朊病毒引起的獨特的組織病理學模式排除了被我們用作小鼠傳播原因的RML [落基山實驗室]或其他小鼠適應的羊瘙癢病菌株汙染的可能性。”
另一種解釋是什麼?
除了自發產生之外,還有另一種解釋。
據信朊病毒是錯誤摺疊的蛋白質的聚合物。科林奇說,朊病毒的新生“種子”可能一直在大腦中形成和破壞。金屬絲可能會起到濃縮種子的作用,從而加快朊病毒的形成速度。
德克薩斯大學醫學分部加爾維斯頓分校的神經退行性疾病專家克勞迪奧·索托(他沒有參與這項工作)說:“現在重要的是要區分這種低丰度是否確實存在,或者這個過程是否會誘導朊病毒的自發產生。”
索托的團隊率先開發了PMCA方法——最初是作為一種檢測朊病毒的方法,後來作為一種潛在的產生朊病毒的方法。索托說:“在我看來,正常組織中存在少量朊病毒的可能性是相當可行的。”
區分這兩種可能性是至關重要的下一步。如果預先存在的朊病毒正在鋼絲上濃縮,那麼這種情況發生的速度應該與腦材料的濃度成正比。腦組織越多,種子朊病毒就越多。相反,作者指出,真正的自發產生將是濃度的高階函式。