Nat Commun：科学家识别出一种能解码机体炎性核心机制的特殊纳米抗体

由一种名为焦孔素D（gasdermin D）的特殊蛋白所形成的孔状结构在机体炎性反应中扮演着关键角色，在其激活期间，抑制部分会被分离，所剩余的30多个蛋白质片段会结合起来在细胞膜上形成大的孔隙，并允许炎性信使释放。由于目前研究活细胞中这些过程的方法还不充分，寡聚化、孔状结构形成和膜结合的顺序，研究人员尚不清楚。近日，一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Antagonistic nanobodies implicate mechanism of GSDMD pore formation and potential therapeutic application”的研究报告中，来自波恩大学等机构的科学家们通过研究成功回答了上述问题，如今他们识别出了一种名为纳米抗体的特殊抗体片段，他们希望这种纳米抗体有望导致潜在的治疗性应用。

炎性小体（inflammasomes）是先天性免疫系统的大型多蛋白复合体，其能激活并控制机体的炎性反应，由炎性小体所诱发的信号级联蛋白的一个重要步骤就是蛋白质焦孔素D（GSDMD）的裂解，GSDMD的活性部分，即N末端结构域（NTD）随后就会在细胞膜上形成孔状结构，这一方面会促进促炎性细胞因子的释放，从另一方面来讲还会诱发细胞焦亡（pyroptosis），其是一种进一步加剧炎症的细胞死亡形式。

研究者Florian I. Schmidt教授说道，但是GSDMD是如何准确地知道在哪里组装成孔状结构的，以及这一步骤是否会被抑制，此前研究人员并不清楚。为了阐明这些问题，研究人员利用从羊驼身上所发现的特殊抗体来提取其中的蛋白抑制剂并进行研究，这些所谓的纳米抗体要比普通抗体小十倍左右，通过与蛋白质相结合，其就能破坏蛋白质的功能并标记某些分子从而使其可见；如今研究人员识别出了六种能针对GSDMD的纳米抗体，同时他们还将两种代表性的遗传信息引入到了人类巨噬细胞中，而巨噬细胞则属于白细胞类型。

科学家识别出一种能解码机体炎性核心机制的特殊纳米抗体

图片来源：Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-52110-1

如今研究人员已经发现，纳米抗体能抑制孔结构的形成，从而预防细胞死亡和细胞因子的释放，随后研究人员还确定了其是如何发挥作用的，即纳米抗体能预防GSDMD NTD的寡聚化，这意味着单个亚单位并不能结合形成一个更大的结构，而从另一方面来讲，其也并不能阻断GSDMD NTD被插入到细胞膜中；这或许就表明，GSDMD NTD首先能插入到细胞膜中，然后才发生寡聚化过程。

随后研究人员毫无疑问地识别出了靶标膜，Schmidt表示，正如我们推测的那样，GSDMD NTD能插入到质膜（细胞最外层的膜状结构）中，但最初并不会像在其它地方假设地那样插入染色体中。研究人员非常惊讶地发现，当纳米抗体作为纯化蛋白被加入到体外时，其还能抑制巨噬细胞的细胞死亡，这是因为第一轮的孔形成会允许纳米抗体进入细胞，而在那里，进一步的孔形成就会被阻止，而细胞自身的过程就会移除现有的孔隙结构。如今研究人员正在为GSDMD纳米抗体提申请专利，他们推测，这些研究结果或许展示了一种概念性的方法，即作用于GSDMD的纳米抗体也能用于治疗机遇孔形成和细胞焦亡的人类疾病，这些疾病包括败血症和很多其它的自身炎性疾病。

最后研究者表示，由于我们所识别的纳米抗体仅能识别人类的GSDMD，而不是小鼠机体的GSDMD，因为目前还没有在动物实验中进行测试；而只有这样研究人员才能真正测试这些抗体是否真的具有治疗效用。与此同时，研究人员还发现了能针对小鼠机体GSDMD的纳米抗体，这或许就能帮助他们更加精准地进行这些测试，而这也是研究人员目前正在进行的研究。（生物谷Bioon.com）

参考文献：

Schiffelers, L.D.J., Tesfamariam, Y.M., Jenster, LM. et al. Antagonistic nanobodies implicate mechanism of GSDMD pore formation and potential therapeutic application. Nat Commun 15, 8266 (2024). doi：10.1038/s41467-024-52110-1