Science：世纪之谜终获解，哮喘鼻炎迎曙光！
5月24日，来自比利时Flanders生物技术研究所（VIB）等机构的联合研究团队在Science 杂志上[1]揭开了一个与哮喘、过敏性鼻炎等呼吸道炎症有关的百年之谜——Charcot-Leyden晶体 (CLCs)到底扮演什么角色。
CLCs 是一种由半乳糖凝集素-10（Galectin-10，Gal-10，嗜酸性粒细胞中最丰富的蛋白质之一，有助于在人体内产生炎症反应）组成的蛋白质晶体，最早于1853年由巴黎Salpêtrière医院的Jean-Martin Charcot在哮喘患者痰液中观察到；1872年，一位名为Ernst von Leyden的研究者证实了这一发现，CLCs的命名正是与这两位发现者有关。
图片来源：Science
虽然自发蛋白结晶在体内是一种罕见现象，但CLCs在嗜酸细胞疾病中经常被观察到。除了哮喘患者发炎组织中被发现存在形态多样的晶体的细胞外沉积，科学家们在慢性鼻窦炎、蠕虫感染和癌症并发组织嗜酸性粒细胞增多中也观察到了类似的晶体。因此，CLCs被认为是嗜酸性炎症的标志物。
图片来源：Science
在这项新研究中，为了评估临床相关样本中是否存在CLCs，研究者首先对接受鼻窦手术的严重慢性鼻窦炎鼻息肉(CRSwNP)患者的粘液和组织活检样本中的Gal-10进行了免疫荧光显微镜分析。
图片来源：Science
结果显示，15例CRSwNP患者中有10例具有顽固性嗜酸粘蛋白，包括大量的Gal-10免疫反应性双锥体晶体结构。此外，有11例患者的切除鼻粘膜组织中被发现具有Gal-10免疫反应性CLCs。多项实验结果表明，CLCs或Gal-10是呼吸道嗜酸细胞增多的一个生物标志物。
接下来，为了对CLCs进行机制研究，科学家们从患者黏液中获得了天然CLCs，并通过X射线衍射的方法确定了其在原子尺度上的三维结构。他们利用大肠杆菌生产并制备出有生物类似性的Gal-10蛋白晶体，检验并确认其结构与天然CLCs相同。
图片来源：Science
在此基础上，研究人员根据结构特点设计出了可溶性、有结晶缺陷的Gal-10突变蛋白，进一步研究结晶形式的Gal-10究竟在免疫反应中起着什么作用。
将Gal-10晶体和可溶性Gal-10分别注入实验小鼠体内后，研究者发现，Gal-10晶体在小鼠体内引发了先天免疫和适应性免疫反应，并使小鼠像哮喘患者一样在肺部产生了很多黏液，而可溶形式的Gal-10没有对小鼠产生伤害。
这一系列实验结果表明，CLCs不只是在炎症和过敏疾病中“出现”而已，这种蛋白质结晶就是引起炎症的根源。
接下来，科学家们试图开发可以将CLC溶解的疗法。他们筛选出了一些抗体，这些抗体能在2小时内完全溶解晶体。在哮喘小鼠模型中使用这些抗体可显著减少肺部炎症、肺功能改变和粘液产生。
图片来源：Science
为了评估这些抗体在患者中的治疗潜力，科学家们继续研究它们是否也能溶解来自CRSwNP患者的顽固性嗜酸粘液样本中的CLCs，实验同样取得了良好的效果。
总结来说，该研究证实，CLCs不仅是嗜酸细胞性炎症的标志物，更是能积极促发哮喘的关键因素。研究团队的发现不仅为呼吸道疾病患者提供了一种基于CLCs的潜在创新疗法，还为抗体如何溶解蛋白晶体提供了理论依据。
领导该研究的Bart Lambrecht教授说：“我们的研究结果出人意料，同时也非常清晰。抗体能迅速溶解患者粘液中大量存在的CLCs，这让我震惊。虽然还需要进行更多的测试，但小鼠模型中的数据表明，使用这些抗体可能是减少哮喘患者肺部过度炎症和粘液积聚的一种非常有效的方法。由于目前还没有针对气道粘液积聚的药物，因此，这将可能会改变治疗这种疾病的游戏规则。”
小结
领域：呼吸道疾病
杂志：Science
亮点：
1）来自比利时的研究团队揭示了关于呼吸道疾病的百年之谜：蛋白质晶体CLCs是“病根”；
2）科学家们开发了可以溶解这些晶体的抗体，且证实这种抗体可减少哮喘的关键特征；
3）该成果可能会给哮喘、鼻炎等慢性呼吸道疾病的治疗带来革新。
[1]Emma K. Persson et al. Protein crystallization promotes type 2 immunity and is reversible by antibody treatment. Science (2019).
参考资料：
1# Scientists solve acentury-old mystery to treat asthma and airway inflammation.