新研究發現了COVID-18誘發兒童多系統發炎症候群的發病機制
研究發現了兒童多系統發炎症候群(MIS-C)的發病機制。在COVID-19 大流行的早期階段,有些兒童在感染病毒後症狀輕微或沒有症狀,但數週後卻出現器官衰竭。經過積極治療後,大多數人都康復了,但他們的突發疾病–被稱為兒童多系統發炎症候群(MIS-C)–仍然是一個謎。
現在,由加州大學舊金山分校、陳-祖克柏舊金山生物中心、聖裘德兒童研究醫院和波士頓兒童醫院的科學家組成的研究小組發現了導致其中許多病例的原因,這項研究對其他自身免疫性疾病也有借鏡意義。
研究人員發現,孩子們的免疫系統抓住了冠狀病毒中與心臟、肺部、腎臟、大腦、皮膚、眼睛和消化道中的一種蛋白質非常相似的部分,並對自身組織發動了災難性的攻擊。這項研究於8 月7 日發表在《自然》雜誌上,提供了迄今為止將病毒感染與隨後的自體免疫疾病聯繫起來的最清晰的聯繫之一。
加州大學舊金山分校兒科系重症監護研究員、本文第一作者亞倫-博丹斯基(Aaron Bodansky)醫學博士說:”多虧了我們這個世界一流的團隊,我們找到了兒童如何患上這種神秘疾病的答案。
COVID-19 為兒童帶來的意想不到的後果
隨著新型冠狀病毒在數百萬人中傳播,MIS-C 病例不斷增加,大約每2000 名18 歲以下兒童中就有1 人感染COVID。
阿德里安娜-倫道夫(Adrienne Randolph)是波士頓兒童醫院的兒科重症監護醫生,也是這篇論文的共同第一作者,她透過自己創建的名為”戰勝COVID-19″的全國兒科重症監護室網絡追蹤這些病例並收集病人樣本。
蘭多夫說:”每當COVID 在某個地區達到峰值,大約30 天后,我們的重症監護室網絡中就會出現這些看起來像膿毒性休克的孩子,但他們的各種感染指標都呈陰性。 “蘭多夫說:”如果我們沒有乾預和支持他們,他們可能已經死亡。
博丹斯基在加州大學舊金山分校治療患有MIS-C 的兒童時注意到,這種疾病與川崎病和其他罕見的兒科發炎性疾病相似,而他長期以來一直試圖更好地了解這些疾病。
共同第一作者、加州大學舊金山分校糖尿病中心主任、醫學博士馬克安德森(Mark Anderson)建議博丹斯基試試他和陳-祖克柏舊金山生物中心主席喬-德瑞斯(Joe DeRisi)博士正在使用的一種名為噬菌體免疫沉澱定序(PhIP-Seq)的工具,探討它能否發現MIS-C 的病因。
PhIP-Seq 能在血液中篩檢自體抗體,也就是錯誤攻擊人體而不是病毒等外界威脅的抗體。 PhIP-Seq的通訊作者、加州大學舊金山分校生物物理與生物化學教授德瑞斯已經利用PhIP-Seq了解了嚴重的神經症狀以及病毒感染與多發性硬化症之間的關聯。
“我們想,會不會是免疫系統的某種觸發因素導致了MIS-C?安德森回憶道。”多虧了我們的兒科重症監護室參與的Overcoming COVID-19(戰勝COVID-19)項目,我們意識到可能有足夠的樣本對患有MIS-C 的兒童進行PhIP-Seq 分析,並將他們的抗體與感染COVID 但未患MIS-C 的兒童進行比較。 “
疾病現場的SARS-CoV-2 指紋
經美國疾病管制與預防中心(CDC)批准,倫道夫將199 名患有MIS-C 的兒童樣本送往加州大學舊金山分校,同時還送去了45 份在COVID 之後未患MIS-C 的兒童樣本。
PhIP-Seq發現,三分之一的MIS-C病例中存在一種名為SNX8的未知人類蛋白質自體抗體。由於某些原因,免疫系統正在製造針對自身的抗體。
科學家花了幾個月的時間尋找這些自體抗體與SARS-CoV-2 之間的關聯。一天深夜,當德瑞斯與博丹斯基一起在電腦螢幕上觀察SNX8 時,他靈光一閃。如果人類蛋白質與SARS-CoV-2的N蛋白有一部分相似,那會怎麼樣呢?
“我們在我的電腦上進行了分析–我自己做的–結果吻合!”德瑞斯回憶說。德瑞斯回憶道。 “一模一樣。這讓我們大吃一驚。”
接下來,研究團隊篩選了MIS-C 兒童針對病毒蛋白質的抗體。這些抗體針對的正是N蛋白中與SNX8相符的部分。而健康孩子的抗體則針對N蛋白中與人類蛋白不相似的其他部位。
T 細胞的陰謀
自體抗體、SNX8和N蛋白之間的匹配是自體免疫反應過度的明顯跡象。但有個問題:抗體只能攻擊血液中的威脅。 SNX8隱藏在細胞內,它們看不見。
安德森和博丹斯基懷疑殺手T 細胞參與了這起分子身份識別錯誤的病例,這種細胞會篩選人體細胞的內容物並摧毀受感染的細胞。加州大學舊金山分校神經病學教授、醫學博士喬-薩巴蒂諾(Joe Sabatino)是這篇論文的共同作者,他發現MIS-C 患者的一些T 細胞似乎以SNX8 為目標細胞。
為了證明這些T 細胞確實在攻擊這兩個目標,聖裘德醫院宿主-微生物相互作用教授保羅-托馬斯博士和他的團隊仔細篩檢了一些MIS-C 患者的T 細胞,尋找與人類SNX8 和病毒N 蛋白匹配的T 細胞。
通常,做這樣的實驗就像大海撈針。人體中的T 細胞種類繁多,需要在實驗室中培養或擴增,才能找到罕見的罪魁禍首。 MIS-C 樣品則不同。
托馬斯是這篇論文的共同第一作者,他說:”只要直接從患者體內提取這些T細胞,無需任何擴增,我們就能發現對這兩種不同靶蛋白具有特異性的T細胞群。這給了我們極大的信心,相信這種與自身抗體特徵相關的反應是在這些患者的一個亞群中自然激發的。
大多數患有MIS-C的兒童已經完全康復,現在主要的重症監護室每年只接診幾例新病例,大多數是未接種疫苗的兒童。透過追蹤從病毒到自體抗體再到T細胞的發病過程,這些發現為研究–並希望有一天能治療–更普遍的自體免疫疾病–指出了一條新的途徑。
德瑞斯說:「這篇論文很特別,因為它實際上找到了’煙槍’–是什麼讓這些孩子病得這麼重。它打開了一扇門,讓我們了解為什麼會發生這麼多感染後可怕的發炎性自體免疫事件。
編譯自/ ScitechDaily