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9月3日，《自然-結構和分子生物學》（Nature Structural & Molecular Biology）在線發(fā)表了題為Structural basis for antibody-mediated NMDA receptor clustering and endocytosis in autoimmune encephalitis的研究論文。這一成果基于臨床醫(yī)學難題與基礎科學的合作研究，由中國科學院腦科學與智能技術卓越創(chuàng)新中心主導，上海交通大學醫(yī)學院附屬精神衛(wèi)生中心、復旦大學附屬華山醫(yī)院、上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院、中國科學院上海高等研究院國家蛋白質科學研究（上海）設施等研究機構的科學人員和臨床醫(yī)生共同完成。該研究聚焦并探索中樞神經系統(tǒng)自身免疫性腦炎的致病機制，旨在揭示抗NMDA（N-甲基-?-天冬氨酸）受體自身免疫性抗體結合的抗原表位，剖析病人來源的致病單抗使NMDA受體聚集導致其內吞的致病機制。

抗NMDA受體腦炎是由自身抗體介導的中樞神經系統(tǒng)自身免疫性疾病，是常見的自身免疫性腦炎類型。NMDA受體是在大腦中廣泛分布的興奮性谷氨酸受體，是學習和記憶等認知功能的分子開關。這一疾病的特點是免疫系統(tǒng)產生致病性自身抗體，錯誤地攻擊大腦中的NMDA受體，導致受體從神經元表面被內吞，從而減弱NMDA受體在突觸傳遞和功能中的作用。因此，抗NMDA受體腦炎患者通常伴有精神異常、記憶和認知障礙、癲癇發(fā)作、運動障礙、自主神經功能紊亂等癥狀。患者腦脊液和/或血清中的抗NMDA受體抗體是這一疾病臨床診斷的分子標記物，但這些抗體結合的表位及導致NMDA受體功能障礙的機制尚不清楚。

該研究構建了帶有GFP標簽的NMDA受體納米盤（NMDARGFP），將其作為結合致病抗體的熒光篩選抗原標記物，標記并分選出來自抗NMDA受體腦炎患者血液樣品里的單個B細胞。研究通過流式分選出抗NMDA受體腦炎外周血單個核細胞中IgD-CD27+的B細胞，發(fā)現約0.08%的B細胞被NMDARGFP標記。研究對這些GFP標記的細胞進行單細胞分選與收集，通過逆轉錄并擴增出編碼輕鏈和重鏈可變區(qū)域的致病單抗序列。基于活細胞染色及表面等離子共振，科研人員鑒定和分析這些致病單抗與NMDA受體的結合特性。

進一步，該研究選取兩個代表性單抗mAb5F6和mAb2G7，通過單顆粒冷凍電鏡發(fā)現這些自身抗體與GluN1必需亞基N末端結構域中的R1-lobe結合。將NMDA受體上關鍵氨基酸做單點突變，便可降低致病抗體的結合。研究通過同步輻射溶液小角X射線散射方法，在近生理溶液條件下揭示了NMDA受體和抗體復合物呈現2:1或1:2的化學計量比。這種結合模式使得自身抗體引起NMDA受體的聚集和內吞。

功能學實驗發(fā)現，這些致病單抗不直接影響NMDA受體的通道活性，而是通過減少神經元表面的NMDA受體數量和減弱NMDA受體介導的興奮性突觸電流產生致病效應。作為對照，該團隊采用雜交瘤技術制備了鼠源結合至R1-lobe表位的單抗，并發(fā)現其未導致NMDA受體功能異常。結構和功能研究顯示，設計結合針對NMDA受體R1-lobe表位的競爭性肽段或抗體是治療抗NMDA受體腦炎新的潛在策略。

上述成果為抗NMDA受體腦炎中自身抗體識別和攻擊靶蛋白的發(fā)病機制提供了新證據，并為建立自身免疫性腦炎靶向性治療方法提供了理論依據。

研究工作得到科學技術部、國家自然科學基金委員會、中國科學院等的支持。

自身免疫性致病單抗導致NMDA受體內吞及突觸功能障礙的示意圖