在一項新的研究中，來(lái)自美國斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)現利用抗體阻斷一種蛋白的活性能夠改善衰老小鼠的認知行為。相關(guān)研究結果發(fā)表在2019年4月11日的Nature期刊上，論文標題為“CD22blockaderestoreshomeostaticmicroglialphagocytosisinageingbrains”。論文通訊作者為斯坦福大學(xué)醫學(xué)院神經(jīng)學(xué)與神經(jīng)科學(xué)教授TonyWyss-Coray博士。論文第一作者為斯坦福大學(xué)醫學(xué)院的博士生JohnPluvinage。

Wyss-Coray多年來(lái)一直致力于研究是什么原因導致大腦隨著(zhù)年齡的增長(cháng)而失去敏銳性。他的研究重點(diǎn)之一是一種稱(chēng)為小膠質(zhì)細胞的腦細胞，它既是大腦的免疫細胞，又是大腦的垃圾清理細胞。在小膠質(zhì)細胞保持大腦健康的眾多不同功能中，有一種功能是清除在正常代謝活動(dòng)過(guò)程中累積的細胞碎片和蛋白沉積物。

一般而言，小膠質(zhì)細胞的垃圾收集性能在衰老的大腦中下降了。為什么會(huì )發(fā)生這種情況，以及存在缺陷的垃圾清理功能在多大程度上導致了與年齡相關(guān)的認知損失，目前還不清楚。Wyss-Coray說(shuō)，但是，無(wú)論如何，小膠質(zhì)細胞的不良表現在神經(jīng)退行性變中起著(zhù)一定的作用，這是一個(gè)好的苗頭。

他說(shuō)，“許多基因的高風(fēng)險變體近期已被發(fā)現與阿爾茨海默病有關(guān)，而且人們已知這些基因僅在大腦的小膠質(zhì)細胞中是有活性的。小膠質(zhì)細胞基因的激活模式在阿爾茨海默病患者和其他神經(jīng)退行性疾病（包括帕金森病和肌萎縮側索硬化癥）中都是異常的。我們認為我們可能已經(jīng)找到了一種方法，讓這些細胞重新回到正軌，讓它們像我們年輕時(shí)一樣發(fā)揮功能。”

小膠質(zhì)細胞和體內其他類(lèi)型的免疫細胞所采用的先攝取后消化程序稱(chēng)為吞噬作用（phagocytosis）。這項研究使用實(shí)驗室技術(shù)鑒定一些小鼠基因，它們的活性破壞或增強小膠質(zhì)細胞的吞噬作用，而且它們的活性水平隨年齡增長(cháng)顯著(zhù)增加或減少。

阻斷基因的功能

這些研究人員挑選了大約3000個(gè)編碼蛋白的基因，他們挑選的標準是這些基因已被藥物靶向，或者已經(jīng)成為藥物開(kāi)發(fā)的靶點(diǎn)。他們一次一個(gè)地阻斷每個(gè)基因編碼蛋白的能力。目的是了解每次阻斷如何影響體外培養的小鼠小膠質(zhì)細胞攝取熒光標記乳膠小顆粒的能力。（小膠質(zhì)細胞發(fā)出的熒光越亮，它們的攝取能力越好。）

在一項平行實(shí)驗中，這些研究人員確定了在這大約3000個(gè)基因中，哪些基因在來(lái)自年輕小鼠海馬體的小膠質(zhì)細胞中的活性比要比年老小鼠更高或更低。（海馬體是一種大腦結構，大腦兩側各一個(gè)，對學(xué)習和記憶至關(guān)重要。）

令人吃驚的是，當這些研究人員比較這兩項實(shí)驗的結果時(shí)，他們發(fā)現只有一個(gè)基因影響了小膠質(zhì)細胞的吞噬作用，并且它在小膠質(zhì)細胞中的活性隨著(zhù)年齡的增長(cháng)而顯著(zhù)增加。相比于年輕的小膠質(zhì)細胞，較老的小膠質(zhì)細胞產(chǎn)生了這個(gè)基因的更多的拷貝，并且敲除它的功能極大地改善了小膠質(zhì)細胞的吞噬作用。

Wyss-Coray說(shuō)，“如今，我們有了一個(gè)初步的可疑對象，即一個(gè)以前從未涉及小膠質(zhì)細胞垃圾清除的基因。”因此，他們專(zhuān)注于這個(gè)名為CD22的基因，它存在于小鼠和人類(lèi)身上。

在后續實(shí)驗中，CD22蛋白在老年小鼠小膠質(zhì)細胞表面上的表達水平是年輕小鼠小膠質(zhì)細胞的3倍，從而證實(shí)了對這個(gè)基因活性的發(fā)現。這種蛋白可用抗體加以阻斷。抗體體積較大，不易穿透細胞，但它們非常適合靶向細胞表面蛋白。

注射抗體

Wyss-Coray團隊將CD22蛋白的抗體（即CD22阻斷抗體）注射到小鼠大腦一側的海馬體內。他們還將類(lèi)似的不能與CD22結合的抗體---啞抗體（dummyantibody）---注射到小鼠大腦另一側的海馬體中。

與這些抗體一起，這些研究人員還注射了熒光標記的髓磷脂片段。髓磷脂覆蓋著(zhù)許多神經(jīng)細胞，為它們提供絕緣。但是，髓鞘碎片在衰老的大腦中積聚，并且已經(jīng)證實(shí)破壞了小膠質(zhì)細胞清除這種碎片的能力。

Wyss-Coray及其同事們發(fā)現，48小時(shí)后，他們注射到小鼠海馬體中的髓磷脂片段在注射CD22阻斷抗體的大腦一側的海馬體中要比在注射啞抗體的大腦另一側的海馬體中少得多。

Pluvinage說(shuō)，“小膠質(zhì)細胞是小鼠大腦中唯一真正表達CD22蛋白的細胞，因此這種差異可能是由于CD22阻斷抗體對小膠質(zhì)細胞的影響。”

這些研究人員進(jìn)行了類(lèi)似的實(shí)驗，讓一種稱(chēng)為β-淀粉樣蛋白的蛋白---這種蛋白在大腦中的聚集是阿爾茨海默病的一種典型特征---或者α-突觸核蛋白---一種與帕金森病相關(guān)的蛋白---替換髓磷脂。在這兩種情況下，位于大腦一側的暴露于CD22阻斷抗體的小膠質(zhì)細胞在攝取神經(jīng)變性相關(guān)物質(zhì)方面勝過(guò)位于大腦另一側的未暴露于CD22阻斷抗體的小膠質(zhì)細胞。

隨后，這些研究人員將暴露時(shí)間從48小時(shí)延長(cháng)到整整一個(gè)月。他們重新配置了他們的注射技術(shù)，在此暴露期間在大腦兩側提供連續的CD22阻斷抗體輸注。除了獲得大量的與早期研究結果一致的研究結果外，Wyss-Coray團隊觀(guān)察到接受這些輸注的小鼠在兩種不同的通常用于評估它們的認知能力的學(xué)習和記憶測試中的表現優(yōu)于同齡的對照小鼠。

Wyss-Coray說(shuō)，“這些小鼠變聰明了。阻斷它們的小膠質(zhì)細胞表面上的CD22讓它們的認知功能恢復到年輕小鼠的水平。CD22是我們認為可用于治療神經(jīng)退行性疾病的新靶點(diǎn)。”