朊病毒病免疫治疗的研究进展

李书翔/海南大学生命科学与药学院生物科学专业 570228

朊病毒病又称传播性海绵状脑 病（transmissible spongiform encephalopathy，TSE）是一种由朊病毒（PrPSc）引起的疾病，其主要临床特点往往表现为迅速进展的痴呆，肌悻挛控作和运动功能失调，大脑中可见海绵样变、胶质增生及淀粉样斑块，但无炎症反应及包涵体。发生在人体内的朊病毒疾病包括克-雅病（Creutzfeldt-Jakob Diseasd，CJD），古-斯综合征（Gersmann-Straüssler Syndrome，GSS），致死性家族失眠症（fatal familial insomnia，FFI），及库鲁病（Kuru），发生在动物的有羊瘙痒症、传染性水貂脑病、麋鹿和骡鹿慢性消耗病以及疯牛病。朊病毒病的病原体—朊病毒是一种正常的朊蛋白（PrPC）由于构象改变而错误折叠形成的富β片层的异常蛋白。其拥有着抗高热、抗消毒灭活、抗紫外线、抗蛋白酶K 能力水解的能力，同时拥有免疫耐受，对人类的身体健康和畜牧业经济生产有着相当大的威胁。目前尚无有效的朊病毒清除方法。

免疫治疗是用药物调节机体免疫状态，使机体对疾病产生恰当的免疫应答的治疗方法，在人类历史上很早就被应用，直到现在依然在公共卫生健康事业与畜牧兽医方面发挥中流砥柱作用。本文从免疫治疗的两大方向—主动免疫治疗和被动免疫治疗，阐述研究人员近年来以来对治疗朊病毒病所做出的尝试，为研究者了解相关领域提供参考。

1 针对被动免疫途径的治疗

1.1 PrPc 抗体利用被动免疫途径治疗朊病毒病的最常规方法是利用朊病毒特异性抗体，然而由于朊PrPSc 与PrPc 之间只有构象差异，因此目前制备朊病毒特异性抗体还存在一定难度，所以大多数研究还是将目光放在了PrPc抗体上。获得可用的PrP 抗体首先需要通过将合成的PrPc 肽、重组PrPc 或从组织中纯化的天然PrPc 作为抗原，免疫Prnp 基因缺陷的动物以获得相关抗体，再利用初步得到的抗体制备特异性高的单克隆抗体。目前科学家们已经筛选出了多种能与PrPc 结合的单克隆抗体，如6D11、6H3、L42、ICM37 等。不过各种PrPc 单克隆抗体在实验中针对朊病毒感染表现的效果并不完全相同，有研究认为这取决于各类单克隆抗体与PrPc 结合的表位：只有结合到特定表位的单克隆抗体如SAF15、SAF32才可以抑制PrPSc 积累，否则还有可能致使病情加重。

与小分子药物不同，虽然所有到达外周神经系统的抗体都可以预防或减少朊病毒感染和传播的风险，不过要想真正治愈朊病毒感染，保护脆弱的中枢神经系统，抗体将会面临血脑屏障（blood brain barrier，BBB）的阻挡。在这种情况下，全长抗体甚至单价小分子抗体片段都难以穿过，这导致绝大部分PrPc 抗体在朊病毒病临床症状发作后无效。幸运的是，单链抗体（single chain Fv，ScFv）被证明有较强的扩散能力，可以穿透BBB，有效到达病灶。研究人员们发现，由重组腺病毒载体运输的D18scFv 成功到达了朊病毒易感小鼠的中枢神经系统内，并且在外周接种朊病毒后，延长了小鼠发病潜伏期，降低了中枢神经系统内PrPSc 含量。另外一项针对骆驼PrPc 抗体PrioV3 研究的也给出了相似的结果：PrioV3 抗朊病毒抗体能有效地穿越BBB，减少体内朊病毒的复制。同时该抗体在体外实验中成功治愈了PrPSc 感染细胞，并且没有像在小鼠体内培养的常规抗朊病毒抗体一样触发神经毒性效应。这些能够穿透BBB 的PrPc 抗体为治愈临床症状出现后的朊病毒疾病带来了希望。但是PrPc 抗体还面临着在体内易被降解等一系列问题。

1.2 LRP/LR 抗体

LRP/LR 是非整联蛋白37/67 kDa层粘连蛋白受体，体外证明其为PrPSc在细胞内复制和聚集所必需的蛋白。而且已有一系列研究表明对其下调和抑制可以缓解朊病毒感染。其中值得注意的是，多克隆抗LRP/LR 抗体（W3）被证明可以治愈PrPSc 增殖细胞。在动物体内实验中，通过向小鼠腹膜内注射W3，然后对小鼠接种朊病毒，结果W3 处理的小鼠外周PrPSc 减少了66%，存活率与对照组相比增加了1.8倍，并且W3 处理没有影响脾脏中正常的PrPc 水平或仅使其有微弱下降。此外，该实验还表明W3 处理的小鼠在已经具有神经症状的临床阶段时仍然有效。平行实验将LRP/LR 的单链抗体scFv S18 通过腹膜内注射到小鼠体内，降低了PrPSc 在外周组织内的增殖，且明显延长小鼠的临床发病潜伏期，不过scFv S18 的效果相比于W3 要稍差一些，可能是因为血液中全长IgG 的半衰期相比scFv 更长。

1.3 LTβR 抗体

LTβR 全称为淋巴毒素β 受体，其抗体（LTβR-Ig）能阻止淋巴毒素β（lymphotoxinβ）与滤泡树突状细胞的LTβR 结合，而以上过程是成熟滤泡树突状细胞形成和维持所必需的。因此LTβR 抗体可以导致成熟滤泡树突状细胞的暂时缺失。有研究表明，在朊病毒在进入小鼠中枢神经系统之前，大量存在于脾脏内的滤泡树突状细胞中，在对该小鼠施加以 LTβR 抗体治疗后，成功消除了朊病毒的聚积，并且延缓了朊病毒对中枢神经系统的侵袭。但是该抗体仅对处于发病早期或者潜伏期的患者有效，在临床阶段无力阻止疾病的进一步发展。

1.4 分子伴侣样抗体朊病毒的发生和扩散与细胞内外发生的蛋白质错误折叠和聚集有关，因此，寻找蛋白质复性的方法成为了清除朊病毒的又一思路。在活细胞中，分子伴侣可协助新生肽链正确折叠。类似的，一个特定配体同样可能影响目标蛋白构象的转变，而分子伴侣样抗体就属于这样的配体。该类抗体的与抗原接触后，使天然的抗原构象与现有的抗原构象间的平衡发生偏移或稳定两种构象的折叠过渡状态以降低构象转变的活化能，以此使得抗原的构象向原有构象转变。目前β 片层形成阻断肽分子伴侣样抗体被广泛用于治疗和朊病毒病相似的阿尔兹海默症。其作用机制是与富含β 折叠的蛋白质如PrPSc 特异性结合，通过以上机制使β 片层结构的稳定性遭到破坏，从而促使PrPSc 的构象向正常的PrPc 的构象转变。此外，β 片层形成阻断肽还可以通过抑制雷帕霉素靶蛋白来促进细胞自噬，清除异常聚集的β 淀粉样蛋白，而之前已有研究证明促进细胞自噬可以有效清除朊病毒，因而不能排除β 片层形成阻断肽促进细胞自噬的机制同样能够缓解朊病毒病的可能。β 片层形成阻断肽已经被用于对抗阿尔兹海默症，也有理由期待其在朊病毒病治疗中得到实际应用。

2 针对主动免疫途径的治疗

目前，主动免疫在预防各类疾病中正发挥着越来越重要的作用。虽然朊病毒由于与PrPc 有着相似的结构而无法刺激机体产生有效的免疫应答，但学者们还是希望通过各种方法激活机体对朊病毒的免疫功能，以此实现朊病毒疫苗的研发。

鉴于抗原呈递在免疫应答中的重要作用，研究人员希望通过加强细胞对抗原的呈递诱导实验动物产生有效的特异性免疫。利用聚乳酸-聚乙醇酸微球体包裹重组鼠PrP23-231=PrP23-231二聚体免疫小鼠，并辅以CpG-寡聚核苷酸增强免疫效果。结果发现能够成功诱导小鼠体内产生特异性的PrPc 抗体，而且增强了小鼠体内CD4+T 细胞的免疫反应。除此之外，研究者试图针对抗原提呈的经典胞内途径研发可行的DNA 疫苗，即使用能够表达带有泛素、溶酶体、内质网信号产物的Prnp真核表达载体促进抗原呈递。在该实验采用的联合免疫策略中，分别用这三种核酸疫苗和对照组以及PrP23-231 蛋白联合免疫小鼠。该项实验结果证明，这种联合免疫策略可以打破朊病毒的免疫耐受，诱导小鼠产生良好的体液免疫，而且包含加强了抗原提呈作用的核酸疫苗的实验组在诱导细胞免疫中表现更好。

此外，还有研究人员设计了实验来验证利用消化道黏膜免疫预防外源朊病毒感染的可行性。在该实验中，表达小鼠 PrPc 的沙门氏菌被作为口服疫苗的活载体对小鼠进行胃内免疫以诱导PrPc 特异性分泌型IgA（Seeretory IgA，SlgA），随后用感染朊病毒的小鼠脑组织匀浆经实验小鼠口腔进行攻击。结果显示，小鼠体内诱导产生的抗原特异性sIgA 和IgG 较少，但有30%免疫组小鼠能防御朊病毒疾病。病毒攻击后500d，存活的小鼠组织中未见PrPSc沉积，并且其它患病小鼠的病情减轻，平均存活时间延长。不过在实际应用中，黏膜免疫诱导产生的抗体将绝大部分消耗在食物内的PrPc 上，因此未来科学家还需解决的问题是主动免疫后机体产生抗体的特异性问题。

3 结语

迄今为止，朊病毒病的死亡率仍然为100%，尚无任何一种上市药物可以有效治愈朊病毒病。在寻找朊病毒病的免疫治疗方法过程中，不少研究的后续进展也并不迅速，诸如抗体的扩散分布能力、半衰期以及特异性问题仍有待解决。当然，利用免疫方法治疗朊病毒病已经为我们开辟了新方向，同时，利用抗体检测朊病毒也已经在动物医学领域被广为应用，相信随着研究人员们对朊病毒形态结构及作用机制进一步地探索研究，可以在临床上有效减缓乃至治愈朊病毒病的免疫治疗方法最终将被研发出来。