阻止朊病毒發瘋

研究人員爭先恐後地學習如何解除瘋牛病、羊瘙癢症及其人類對應疾病克雅氏病背後的傳染性病原體的武裝

圖片來源:THE OFFICIAL MAD COW HOME PAGE(官方瘋牛病主頁)
朊病毒蛋白,如圖所示的構象,是在所有健康的牛、羊和人體內發現的正常蛋白質。

在20世紀80年代末和90年代初,英國有成千上萬的人食用了感染牛海綿狀腦病(BSE),或稱“瘋牛病”的牛的牛肉和牛奶。當時沒有人過分擔心,因為畢竟這似乎只是一種影響牛的疾病。

然後在20世紀90年代中期,英國首次出現了一種新型致命的人類BSE變種病例,稱為新型變異型克雅氏病(vCJD)。政府第一次認真考慮了該疾病可能透過食物鏈從牛傳播給人類的可能性。從那時起,這種恐懼一直揮之不去,研究人員正在努力尋找治療方法,以防該疾病演變成流行病。


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BSE和CJD,以及羊瘙癢症,都是可怕的神經退行性疾病;行為和神經肌肉問題——看起來像瘋狂的症狀——隨著疾病在大腦中鑽出海綿狀的孔洞而出現。以前已知的CJD形式不是直接傳播的:它們是遺傳的、自發引起的,或由涉及受感染組織或儀器的手術或注射引起的。

已經瞭解到的是,CJD、BSE和羊瘙癢症是所謂的朊病毒疾病,可能完全由朊病毒引起,朊病毒或“蛋白質性感染顆粒”不含核酸,這與其他所有感染性病原體不同。朊病毒主要由異常形式的原本普通的朊病毒蛋白(PrP)組成。一旦異常的PrP進入生物體,它很可能透過迫使正常的PrP改變形狀來傳播,從而將它們轉化為致病形式。

圖片來源:UC DAVIS SCHOOL OF VETERINARY MEDICINE(加州大學戴維斯分校獸醫學院)
死於羊瘙癢症的綿羊的腦組織顯示了在所有海綿狀腦病中看到的改變。被稱為液泡的大片空白區域出現在兩個神經元的細胞質中。正是這些空腔使組織看起來像海綿,因此得名“海綿狀”。

沒有人知道感染牛的牛肉中殘留了多少潛在的致命朊病毒,也不知道有多少英國人因此攜帶了vCJD病原體。科學家也不知道潛伏期有多長。迄今為止,英國已有56人,法國有2人成為新型“殺手蛋白質”的受害者。而這可能還不是最終的死亡人數。

英國科學家最近試圖透過檢測1990年代後期從患者身上移除的3000多個闌尾和扁桃體樣本中的異常朊病毒蛋白,來更好地估計問題的範圍。這些組織——與從vCJD患者身上採集的組織不同——不含“壞”朊病毒蛋白。然而,3000個樣本的數量還不足以讓人大大鬆一口氣。還有大約15000個樣本正在等待檢測,其中只有少數陽性結果就可能表明未來會有數千例病例。

如果此類病例確實出現,科學家們希望做好準備。目前有幾個團隊正在研究朊病毒疾病在動物中的進展,以找到阻止它的方法。在5月19日出版的《科學》雜誌上,來自瑞士和英國的研究人員報告了一種延遲朊病毒在小鼠體內從身體傳播到中樞神經系統的方法,朊病毒在那裡引起羊瘙癢症。科學家們已經注意到,當他們將朊病毒注射到小鼠腹部時,這些蛋白質主要感染脾臟和淋巴結,然後才進入大腦。脾臟包含所謂的濾泡樹突狀細胞(FDC),這些免疫系統細胞似乎對於滋養異常朊病毒蛋白特別重要,因為它們含有大量可以“轉變”的普通PrP。

圖片來源:THE OFFICIAL MAD COW HOME PAGE(官方瘋牛病主頁)
傳染性朊病毒蛋白具有不同的形狀,它們以鏈式反應的方式將這種形狀強加於正常的朊病毒蛋白,最終導致疾病和死亡。

為了使FDC在脾臟中發育,它們需要接收來自B細胞表面稱為淋巴毒素(LT)α/β分子的訊號。研究人員透過向小鼠注射一種與淋巴毒素α/β結合的分子來阻斷該訊號。結果是雙重的:FDC幾乎完全從脾臟中消失,並且在該器官中檢測不到朊病毒蛋白。

為了衡量LT阻滯劑的敏感性,研究人員在小鼠感染朊病毒之前和之後都給它們使用了阻滯劑。在朊病毒注射後一週開始接受阻滯劑治療八週的動物,比未治療的小鼠晚幾天患上羊瘙癢症。由於它們的脾臟仍然可以感染其他小鼠,因此它一定含有少量的壞朊病毒蛋白。但是,大多數在感染前一週開始使用LT阻滯劑治療的小鼠,在未治療的同類小鼠幾周後才患上羊瘙癢症。更重要的是,在治療期間,它們的脾臟沒有使其他小鼠生病,至少在五個月內沒有,因此很可能不含任何壞朊病毒蛋白。

儘管如此,這些動物並沒有得到完全的保護。實驗中幾乎所有的小鼠最終都屈服於該疾病——可能是因為在治療期結束後,FDC和朊病毒蛋白都重新出現在脾臟中。然而,還有另一種研究人員無法排除的可能性。朊病毒一旦被LT阻滯劑阻止進入脾臟,就可能採取不同的途徑進入中樞神經系統和大腦。

儘管這些可憐的小鼠命運多舛,但結果卻充滿希望。引起vCJD的朊病毒的作用方式與引起小鼠羊瘙癢症的朊病毒類似,因為它們在到達大腦之前會出現在淋巴網狀系統中。因此,阻止脾臟中FDC的發育可能至少是延緩人類疾病發作的一種方法。“我們沒有觀察到用融合蛋白治療數週的小鼠出現不良反應,”倫敦帝國學院的Charles Weissmann說道,他是《科學》雜誌這篇文章的作者之一。“長期治療是否會對人類產生嚴重的[副作用],我無法預測。”

Weissmann強調,他們的方法只有在臨床醫生能夠在非常早期階段,在感染影響中樞神經系統和症狀出現之前,就容易檢測到感染時才有用。排除這種可能性,其他正在研究的治療干預措施將在感染在體內進展的後期階段阻止感染。幾個研究小組正在研究阻止大腦中異常PrP轉化正常PrP的方法。或者,最終可能會發現一些藥物可以簡單地減少大腦中正常PrP的量——沒有正常PrP,疾病就無法發展。儘管最後一種方法迄今為止受到的關注最少,但事實證明,消除朊病毒確實是阻止它們“發瘋”的最佳方法。

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