作者:丹尼尔·克雷西
经过一系列史诗般的实验,一组研究人员观察并再现了可能发生的朊病毒自发产生现象——朊病毒是一种错误折叠的蛋白质,与中枢神经系统的破坏有关。
这些错误折叠的蛋白质是克雅氏病和羊瘙痒病的罪魁祸首,具有高度传染性。虽然众所周知是通过摄入受感染的肉类传播,但朊病毒也被认为会在极少数人类和其他动物中自发产生。此前,已经通过一种名为“蛋白质错误折叠循环扩增”(PMCA)的方法在动物细胞中实现了这种从头朊病毒的产生,该方法包括反复进行超声和孵育。
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现在,一个位于伦敦的团队报告说,他们观察到朊病毒从健康的实验鼠脑组织中出现(结果于7月26日在线发表在《美国国家科学院院刊》上)。(人类样本传统上不太适合PMCA,并且据信朊病毒蛋白的错误折叠在人类中的发生率远低于小鼠。)
伦敦大学学院神经退行性疾病部门负责人、合著者约翰·科林奇说:“我们当时正在尝试开发一种非常灵敏的金属表面朊病毒检测方法,以便将其用于朊病毒的去污处理。我们花了一段时间才说服自己这是一种真实现象。”
粘性钢
朊病毒很容易与钢丝结合,因此可以用来检测朊病毒的存在,也可以用来在实验室研究中感染大脑。科林奇认为,该团队实验中的金属表面以某种方式催化了朊病毒的形成。
在科林奇的实验室研究一种小鼠羊瘙痒病时,研究人员发现,一些涂有未感染小鼠大脑的金属丝,本来是要作为对照组的,但测试结果呈阳性。最终,他们得出结论,这不是错误或污染的结果。
他们报告说,在一个典型的实验中,将金属丝放入来自未感染小鼠大脑或感染了羊瘙痒病朊病毒的大脑的脑匀浆中。在16个实验中,有9个对照组的朊病毒检测结果呈阳性。总共有2268个测试板上的40个孔呈阳性。
作者甚至采取了预防措施,在另一个从未进行过朊病毒研究的实验室重复了这项研究。他们购买了新设备,并将其直接运到现场,以避免任何污染风险。尽管如此,健康的、未感染的脑细胞的朊病毒检测结果仍然呈阳性,但比率较低。
目前在朱庇特的斯克里普斯佛罗里达研究所研究朊病毒生物学的合著者查尔斯·魏斯曼说:“我们可以在实验室系统中重现人们认为在动物和人类身上发生的事情。”
“一开始,这很难令人相信。我们花了数年时间,在越来越严格的条件下重复实验。”
至关重要的是,当转移到小鼠身上时,新的朊病毒会引起与实验室通常使用的羊瘙痒病朊病毒所产生的疾病不同的特征。
论文指出:“事实上,与‘自发朊病毒’相关的组织病理学与我们实验室以前见过的任何情况都不同。自发朊病毒引起的独特的组织病理学模式排除了被我们用作小鼠传播原因的RML [落基山实验室]或其他小鼠适应的羊瘙痒病菌株污染的可能性。”
另一种解释是什么?
除了自发产生之外,还有另一种解释。
据信朊病毒是错误折叠的蛋白质的聚合物。科林奇说,朊病毒的新生“种子”可能一直在大脑中形成和破坏。金属丝可能会起到浓缩种子的作用,从而加快朊病毒的形成速度。
德克萨斯大学医学分部加尔维斯顿分校的神经退行性疾病专家克劳迪奥·索托(他没有参与这项工作)说:“现在重要的是要区分这种低丰度是否确实存在,或者这个过程是否会诱导朊病毒的自发产生。”
索托的团队率先开发了PMCA方法——最初是作为一种检测朊病毒的方法,后来作为一种潜在的产生朊病毒的方法。索托说:“在我看来,正常组织中存在少量朊病毒的可能性是相当可行的。”
区分这两种可能性是至关重要的下一步。如果预先存在的朊病毒正在钢丝上浓缩,那么这种情况发生的速度应该与脑材料的浓度成正比。脑组织越多,种子朊病毒就越多。相反,作者指出,真正的自发产生将是浓度的高阶函数。