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IF:38.63,MAMDC2介导的小胶质细胞先天性抗病毒免疫与阿尔茨海默症相关——暨南大学王一飞教授团队新发现

固有免疫应答对于建立适应性免疫应答至关重要,过度的免疫反应可能破坏宿主的稳态。因此,宿主细胞必须精确控制固有免疫应答以维持免疫系统平衡。然而,目前对精确调控固有免疫应答的认识有限。小胶质细胞作为中枢神经系统(CNS)的巨噬细胞,是脑内I型干扰素(I-IFN)的主要来源,同时也是抵抗嗜神经病毒感染的关键防线。小胶质细胞的免疫反应与许多中枢神经系统疾病有关,包括阿尔茨海默症(AD),并且,I-IFN信号还介导AD中的神经炎症。

 

事实上,AD的传染性假说早已得到认可,单纯疱疹病毒1型(HSV-1)是与AD密切相关的最常见的人类嗜神经病毒,其感染可引起单纯疱疹性脑炎(HSE)和单纯疱疹性角膜炎(HSK)。然而,HSV-1与AD之间的联系机制仍不明确。

 

2022年,暨南大学生命科学技术学院暨南生物医药基地王一飞教授团队JOURNAL OF INFECTION杂志发表了题为“MAMDC2, a gene highly expressed in microglia in experimental models of Alzheimers Disease, positively regulates the innate antiviral response during neurotropic virus infection”的研究论文,该研究揭示了MAMDC2促进嗜神经病毒感染小胶质细胞诱导的先天性抗病毒免疫,为理解AD和HSV-1之间的联系机制提供了新线索。该文献第一作者为呼吸疾病国家重点实验室博士后王亦梁。

 

阿尔茨海默症研究

 

研究材料

研究主要使用了Mamdc2-/-基因敲除小鼠(C57BL/6J背景)(由赛业生物提供)、过表达Mamdc2小鼠(Balb/c背景)(由广东省医学动物实验中心提供)、慢病毒稳定细胞系(由赛业生物提供)、BV2细胞、HMC3细胞、HEK 293T细胞等。

 

技术方法

该研究运用了单细胞转录组测序、慢病毒稳转细胞系构建、双荧光报告酶基因检测、免疫共沉淀、小胶质细胞分离、qPCR、免疫荧光染色、激光共聚焦成像等多种技术方法。

 

技术路线

01探究MAMDC2在AD小鼠和HSV-1感染小鼠中的表达和功能

02通过体内体外过表达和敲低Mamdc2验证其功能与表型

03探究MAMDC2调控先天性抗病毒免疫反应的机制

 

研究结果

1. AD小鼠和HSV-1感染小鼠中MAMDC2的功能性高表达

 

该研究通过分析AD小鼠小胶质细胞的单细胞转录组数据,筛选出AD小鼠和HSV-1感染小鼠小胶质细胞中均高表达的基因Mamdc2。该基因在不同周龄的AD模型鼠均高表达,提示MAMDC2在两种疾病模型下可能均具有重要作用。通过CRISPR-Cas技术(由赛业生物提供)获得Mamdc2缺陷型(Mamdc2−/−)小鼠,实验发现Mamdc2−/−小鼠更易受HSV-1感染,在过表达Mamdc小鼠感染HSV-1实验中,发现该小鼠病毒拷贝数降低、HSE相关症状减弱(图1)。

 

阿尔茨海默症研究

图1 Mamdc2−/−小鼠和Mamdc2过表达小鼠感染HSV-1的表型

 

2. MAMDC2在体内体外积极调控小胶质细胞的先天性抗病毒免疫反应

 

该研究结果显示Mamdc2−/−小鼠感染HSV-1时Ⅰ型干扰素(I-IFN)的表达量显著下降,在HSV-1感染BV2细胞实验中,敲低Mamdc2组的I-IFN的表达量同样显著下降,而在过表达Mamdc2组的细胞中I-IFN的表达量却上调(图2)。

 

阿尔茨海默症研究

图2 MAMDC2在体外和体内积极调节小胶质细胞的先天性抗病毒免疫反应

 

3. MAMDC2通过与STING相互作用调控先天性抗病毒免疫反应

 

接下来,研究人员想探究Mamdc2调控了哪些因子的激活可以增强Ifnb1的启动子活性。通过双荧光报告酶基因检测结果可以看出,Mamdc2的过表达可以增加cGAS+STING和TBK1对荧光报告酶的活性,并且在Mamdc2缺失细胞中,STING的天然配体cGAMP对Ifnb1和ISGs的诱导显著减弱。这些结果表明MAMDC2可能通过STING来调控先天性抗病毒免疫反应(图3)。

 

阿尔茨海默症研究

图3 MAMDC2通过STING发挥免疫作用

 

为了详细研究MAMDC2与STING的相互作用,研究人员根据4个MAM结构域生成了一系列表达FLAG标记的MAMDC2结构域质粒,Co-IP结果发现MAM-1是MAMDC2与STING结合的必要条件(图4)。

 

阿尔茨海默症研究

图4 MAM-1结构域介导MAMDC2和STING相互作用

 

研究结论

简而言之,该研究报道了Mamdc2正向调节小胶质细胞对嗜神经病毒的先天性抗病毒免疫反应,为研究嗜神经疱疹病毒感染时小胶质细胞I-IFN反应的调节机制提供了新的见解,阐明了Mamdc2调控小胶质细胞的先天性抗病毒免疫反应的机制,并为全面解析AD和HSV-1之间的作用机制提供新的思路和新的理论依据。

 

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阿尔茨海默症研究

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品系名称:C57BL/6N-Mamdc2em1Cya

品系编号:KOCMP-71738-Mamdc2-B6N-VA

应用方向:

❖ 阿尔茨海默症

❖ 先天性抗病毒免疫

❖ 免疫应答

打靶方案:

阿尔茨海默症研究

原文检索:

Weisheng Luo, Xiaohui Wang, Yuying Ma, Lianzhou Huang, Yifei Wang et al. MAMDC2, a gene highly expressed in microglia in experimental models of Alzheimers Disease, positively regulates the innate antiviral response during neurotropic virus infection. Journal of Infection. VOLUME 84, ISSUE 2, P187-204, FEBRUARY 01, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jinf.2021.12.004..

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