以植物为基础的研究可预防小鼠血友病治疗并发症

健康人的血液中含有一种叫做凝血因子的蛋白质，这种蛋白质能迅速堵住伤口，而血友病患者缺乏这种蛋白质，因此即使是轻微的出血也很难止住。

严重血友病的人的主要治疗方法是接受凝血因子的定期输注。但是，20％至30％的人获得这些输注的人，将抗体，称为抑制剂，抗凝血因子。一旦这些抑制剂发展，就会很难治疗或防止未来的出血集。

在一项新的研究中，宾夕法尼亚大学牙科医学院和佛罗里达大学医学院的研究人员合作开发了一种策略来防止这些抗体的形成。他们的方法是利用植物细胞教会免疫系统容忍而不是攻击凝血因子蛋白，为预防血友病治疗中最严重的并发症之一提供了希望。

宾夕法尼亚牙科医学院(Penn Dental Medicine)生物化学和病理学教授、转化研究主任亨利·丹尼尔(Henry Daniell)是这项研究的资深作者，该研究将发表在该杂志上血。其他宾夕法尼亚大学牙科医学的作者包括Jin Su和Shina Lin。丹尼尔的实验室与佛罗里达大学的研究人员罗兰·赫尔佐格(Roland Herzog)合作，后者完成了博士后培训，并在宾夕法尼亚大学担任教职;亚历山德拉·谢尔曼;王,小梅。

“目前唯一的抑制剂形成的治疗方法花费了100万美元，而且对患者来说是有风险的，”Daniell说。“我们的技术使用植物为基础的胶囊，有潜力成为一种经济、安全的替代品。”

赫尔佐格说:“这可能是一种防止抗体形成或降低其发生率的潜在方法。”“这是向前迈出的一大步。”

他们的研究集中在血友病A，其中凝血因子VIII或FVIII发生突变，导致凝血功能缺陷。在世界范围内，每7500名男性中就有一人出生时患有这种疾病。在注射FVIII后，一些患者产生了针对它的抗体。它们的免疫系统对这种外来蛋白作出反应，将其作为一种必须被攻击和清除的入侵者。

“这些抗体，在血友病的世界里，被称为抑制剂，”赫尔佐格说。“这是患者都害怕的，因为他们使标准治疗无效，并抑制血液凝结。”

为了防止免疫系统对凝血因素的攻击，研究人员向前发现，发现将免疫系统暴露于凝血因子蛋白的单个组分可能会诱导整个蛋白质的耐受性。FVIII由重链和轻链组成，每个含有三个域。对于他们的研究，研究人员使用了整个重链和轻链的C2结构域。

丹尼尔和他的同事们已经开发了一个平台，用于递送药物和生物疗法，这些药物和生物疗法依赖于对植物进行基因修饰，从而使它们表达感兴趣的蛋白质。他们对FVIII分子的组成部分采用同样的方法，首先将重链DNA与编码霍乱毒素亚单位的DNA(一种可以穿过肠壁进入血液的蛋白质)融合，然后对C2 DNA做了同样的处理。他们将融合基因引入烟草叶绿体，使一些植物表达重链和霍乱毒素蛋白，另一些表达C2和霍乱毒素蛋白。然后，他们将植物叶子磨碎，悬浮在溶液中，将重链和C2溶液混合在一起。

研究人员将混合溶液与血友病一周两次喂过血友病两年，并将它们与未修饰的植物材料的小鼠进行比较。然后，他们给了FVIII的小鼠输注，正如人血友病患者会收到的那样。如预期的那样，小鼠对照组形成高水平的抑制剂。相比之下，喂养实验植物材料的小鼠形成了更低水平的抑制剂，平均七倍。

为了弄清这是如何实现的，研究团队寻找了一种被称为细胞因子的特定类型的信号分子，它可以向免疫系统的T细胞发送信息。他们发现，喂食实验植物的老鼠拥有更多与抑制或调节免疫反应相关的细胞因子，而对照组的老鼠拥有更多与触发免疫反应相关的细胞因子。

通过将从喂食实验植物的小鼠中提取的调节性T细胞亚群转移到正常小鼠中，该团队能够抑制抑制剂的形成，这表明T细胞能够携带诱导耐受的特性到新的动物种群中。

“这为我们解释了这种耐受性是如何产生的机制，”丹尼尔说。

最后，研究人员试图逆转抑制剂的形成。他们把实验用的植物材料喂给已经开发出抑制剂的老鼠。而对照组,老鼠鉴于含FVIII的植物材料的抑制剂形成缓慢，然后反转，在两三个月内递减三到七倍。

这种新的治疗策略有望预防甚至逆转接受FVIII输注的血友病患者中抑制剂的形成。然而，研究人员指出，他们的实验表明，随着时间的推移，抑制剂的水平可能会再次上升。

“一段时间后，如果你停止注射，抗体就会出现植物材料“Daniell说，”这不是一次性治疗。您需要重复地进行宽容以保持宽容。“

丹尼尔、赫尔佐格和宾夕法尼亚创新中心(Penn Center for Innovation)目前正与一家制药公司合作，在其他动物物种中测试这种口服耐受策略，并计划在不久后开始人体试验。

“随着全球制药公司的数百万美元的资金及其几十年的专业知识，使许多蛋白质治疗诊所带来临床，我们很兴奋地将莴苣胶囊生产出来，即很快就会为诊所生产人类血液凝血因素，”Daniell说。

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