研究案例:中国医科大学Nature子刊发文,揭示脑膜炎治疗新靶标

日期: 2018年06月15日


    

6月12日,中国医科大学陈誉华课题组与赵伟东课题等人合作在Nature Communications上在线发表了题为Caspr1 is a host receptor for meningitis-causing Escherichia coli 的研究论文。该文首次发现新生儿脑膜炎大肠杆菌(E.coli K1) 通过Caspr1受体侵袭中枢神经系统并导致细菌性脑膜炎,Caspr1可能成为预防或治疗大肠杆菌脑膜炎的有用靶点。本研究采用了赛业生物提供的基于ES打靶技术制作的条件性敲除小鼠模型。


大肠杆菌是引起新生儿细菌性脑膜炎最常见的革兰氏阴性菌,尽管有针对其抗生素,但因细菌耐药及大部分抗生素难以穿过血液与脑组织之间的屏障结构(血脑屏障)入脑,致使病死率高达20~50%,幸存者常伴有失聪、失明、癫痫、智力和运动障碍等后遗症。目前科学界对新生儿细菌性脑膜炎发病的分子机制仍不明确。既往研究显示,大肠杆菌引起新生儿细菌性脑膜炎的首要条件是必须穿过血脑屏障。


陈誉华团队在首先确定大肠杆菌毒力因子IbeA(为细菌穿过血脑屏障所必需)为分泌性蛋白,然后以IbeA蛋白为诱饵从人脑微血管内皮细胞中筛选到IbeA的互作蛋白Caspr1,免疫电镜等实验发现Caspr1是定位于脑微血管内皮细胞管腔侧的跨膜蛋白。他们接着制备了脑微血管内皮细胞Caspr1条件性敲除转基因小鼠,证明细菌穿过血脑屏障并引起脑膜炎需要Caspr1。进一步研究发现,IbeA结合于Caspr1膜蛋白的胞外203-355氨基酸结构域,进而激活脑微血管内皮细胞的FAK-Rac1信号通路,引起细胞骨架重排从而将大肠杆菌内化到组成血脑屏障的血管内皮细胞中,实现细菌穿过血脑屏障。有趣的是,穿过血脑屏障的大肠杆菌能够进入小鼠脑内海马区域,通过Caspr1侵袭海马神经元并导致神经元凋亡。具有治疗意义的是,预先注射Caspr1的 203-355肽段能够显著减少新生大鼠脑膜炎的发生率和死亡率。


该研究于国际上首次在体内(in vivo)鉴定了大肠杆菌侵袭和穿过血脑屏障所必需的新受体——Caspr1,所发现的IbeA与Caspr1的相互作用,为制备阻断新生儿细菌性脑膜炎的小分子化合物药物或寡肽药物提供了可靠的分子靶标。

 


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