​Nature Medicine | AD疗法新突破：Aβ抗体融合Gas6蛋白既“扫毒”又抗炎

撰文 | Qi

AD药物开发的主要工作集中在通过疫苗或单克隆抗体介导的免疫疗法减少细胞外Aβ和tau蛋白，但很大一部分接受Aβ靶向抗体治疗的患者会出现与抗体介导的脑内Fc受体激活相关的脑水肿和微出血。此外，已显示从神经胶质细胞释放的促炎介质可增加脑实质中的神经元细胞死亡和突触消除，从而可能加剧认知能力下降。尽管已经尝试通过利用具有点突变或不同同种型的抗体来减少FcR介导的炎症，但基本上没有成功案例，因为炎症副作用的减少伴随着Aβ功效的降低清除。因此，AD治疗的挑战是开发一种能够有效消除Aβ而不会引起通常与常规抗体相关的促炎副作用的治疗剂。

Efferocytosis （胞葬作用） 是指吞噬细胞清除垂死细胞的过程，当吞噬受体识别“吃我”信号时启动，例如暴露在凋亡细胞表面的磷脂酰丝氨酸 （PtdSer） 【1, 2】 。在许多吞噬受体中，TAM （TYRO3、AXL和MERTK） 受体酪氨酸激酶家族需要可溶性介质Gas6或蛋白S （Pros1） 来桥接PtdSer和TAM受体之间的相互作用 【3, 4】 。PtdSer-Gas6-TAM受体相互作用已被证明对于不断消除各种组织每天产生的凋亡细胞和碎片至关重要。重要的是，与FcR激活相反，Gas6介导的TAM受体激活诱导抗炎信号，这对于维持组织稳态至关重要。那么是否可以改造Gas6使其能够特异性识别和吞噬Aβ呢？

近日，来自韩国KAIST的Chan Hyuk Kim团队在Nature Medicine杂志上发表了题为  Anti-inflammatory clearance of amyloid-β by a chimeric Gas6 fusion protein  的文章， 他们开发了一种由Aβ靶向单克隆抗体的单链可变片段与Gas6的截短受体结合结构域融合而成的Aβ吞噬诱导剂——αAβ–Gas6，该融合蛋白通过TAM受体依赖性吞噬作用 选择性地消除Aβ斑块，而不诱导NF-kB介导的炎症反应或反应性神经胶质增生 。此外，αAβ–Gas6还可以通过激活小胶质细胞和星形胶质细胞的吞噬作用来诱导Aβ的协同清除，从而在AD和脑淀粉样血管病模型小鼠中产生更好的行为结果，显着减少突触消除和微出血。总之，他们证明αAβ-Gas6可能是一种新型的AD免疫治疗剂，可以克服传统抗体治疗的副作用。

作者首先基于Gas6蛋白和抗Aβ抗体 （aducanumab） 的结构构建了αAβ-Gas6融合蛋白，并在人小胶质细胞系HMC3中检测其融合活性，识别 PtdSer的能力在Gas6融合蛋白 （构建融合蛋白时替换了能识别PtdSer的N端Gla结构域） 中完全消失，使用能在酸性条件下发出亮红色荧光信号的pH敏感荧光染料pHrodo （充当吞噬内化报告子） 结合的寡聚Aβ （oAβ-pHrodo） 进行活细胞成像分析显示，αAβ-Gas6而非天然Gas6处理的细胞表现出显着增加的荧光信号，说明αAβ-Gas6能直接诱导酸性溶酶体隔室中oAβ的吞噬和降解。

 

图1. αAβ-Gas6能直接诱导酸性溶酶体隔室中oAβ的吞噬和降解

基于这一发现，作者想知道αAβ-Gas6是否可以介导原代神经胶质细胞、小胶质细胞和星形胶质细胞的Aβ清除，于是将αAβ-Gas6和oAβ-pHrodo一起添加至原代神经胶质培养基中。结果显示αAβ-Gas6显着上调oAβ-pHrodo的摄取并诱导原代细胞中AXL的磷酸化。此外，在比较αAβ-Gas6与aducanumab的吞噬活性时作者发现aducanumab治疗能诱导大量的炎性细胞因子，如TNF、IL-6和IL-1β，而只有αAβ-Gas6能显著增加星形胶质细胞介导的oAβ吞噬作用，但对于小胶质细胞而言，两者吞噬能力类似，甚至αAβ-Gas6较低。但总体来说，αAβ-Gas6具有强大的吞噬能力并可以规避常规抗体治疗所带来的促炎副作用。

接下来，作者想知道融合蛋白的体内功效。完成对AD小鼠模型脑内递送后，作者观察到注入αAβ-Gas6的大脑中Aβ斑块的数量和总面积显着减少，且这种清除作用是通过激活星形胶质细胞和小胶质细胞来完成的，需要注意的是，该融合蛋白还能避免传统抗体引起的微出血表型。在初步看到体内成效后，作者进一步构建了慢病毒表达载体LV-αAβ-Gas6 （同样利用LV-aducanumab作为对照） 。与上述蛋白递送数据一致，LV-αAβ-Gas6的注入能引起Aβ斑块的数量和总面积均显着降低。这些小鼠在执行新物体定位和识别行为测试时，LV-αAβ-Gas6组小鼠表现出与WT小鼠相似的辨别指数。此外，从小鼠海马组织收集的细胞进行的scRNA-seq分析结果显示LV-aducanumab组中Tnf和Il1b水平显著上调，相反，在LV-αAβ-Gas6组中被抑制到甚至低于注射LV对照的水平组。

图2. 星形胶质细胞、小胶质细胞和Aβ斑块及溶酶体的共染色图像

总之，这项工作表明虽然aducanumab和αAβ-Gas6可能都可以有效地从AD脑中消除Aβ，但由于Fc与TAM受体的不同参与，它们表现出完全不同的神经胶质反应，因此αAβ-Gas6强烈抑制炎症，克服与基于抗体的治疗相关的神经毒性和促炎副作用，因而设计嵌合Gas6融合蛋白的策略有望成为一种新型治疗平台，可广泛适用于去除各种神经退行性疾病中的毒性聚集体。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41591-022-01926-9

制版人：十一

参考文献

1. Doran, A. C., Yurdagul, A. Jr. & Tabas, I. Efferocytosis in health and disease. Nat. Rev. Immunol. 20, 254–267 (2020).

2. Lemke, G. How macrophages deal with death. Nat. Rev. Immunol. 19, 539–549 (2019).

3. Dransfield, I., Zagorska, A., Lew, E. D., Michail, K. & Lemke, G. Mer receptor tyrosine kinase mediates both tethering and phagocytosis of apoptotic cells. Cell Death Dis. 6, e1646 (2015).

4. Fourgeaud, L. et al. TAM receptors regulate multiple features of microglial physiology. Nature 532, 240–244 (2016).

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