Molecular Therapy丨邱偉/湯常永團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)：靶向抑制補(bǔ)體C3信號(hào)通路可改善NMOSD動(dòng)物模型運(yùn)動(dòng)和視功能障礙

視神經(jīng)脊髓炎譜系疾?。∟euromyelitis optica spectrum disorders, NMOSD）是一種發(fā)生在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的自身免疫性炎性疾病，多發(fā)于亞洲青壯年女性患者，全球發(fā)病率低，2018年被國(guó)家首批罕見(jiàn)病目錄納入。NMOSD患者存在運(yùn)動(dòng)功能和視功能障礙，疾病負(fù)擔(dān)重。目前已知補(bǔ)體系統(tǒng)激活是NMOSD發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的重要致病機(jī)制之一，因此，近年來(lái)針對(duì)補(bǔ)體系統(tǒng)中各種關(guān)鍵分子的基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)一直備受關(guān)注，旨在為NMOSD的治療尋找新靶點(diǎn)。

近日，中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院腦病中心邱偉教授和湯常永副研究員團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名期刊Molecular Therapy（中科院一區(qū)，TOP期刊，IF=12.4）發(fā)表了題為“Inhibition of complement C3 signaling ameliorates locomotor and visual dysfunction in autoimmune inflammatory diseases”的研究論文。該研究通過(guò)臨床數(shù)據(jù)收集、血液樣本檢測(cè)、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析（RNA-seq）、細(xì)胞和組織免疫熒光染色等方法，多層次驗(yàn)證了補(bǔ)體C3信號(hào)在NMOSD患者和動(dòng)物模型中被顯著激活；而抑制補(bǔ)體C3信號(hào)通路的激活能夠顯著改善NMOSD動(dòng)物模型中局部組織的典型病變及運(yùn)動(dòng)和視功能障礙。

△原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2023.07.017

NMO-IgG刺激的星型膠質(zhì)細(xì)胞顯著增加C3的表達(dá)和分泌：該研究首先通過(guò)對(duì)NMOSD患者的血清進(jìn)行Elisa檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)NMOSD患者血液中C3的活性分割產(chǎn)物C3a的含量較對(duì)照組顯著升高，且與臨床神經(jīng)運(yùn)動(dòng)功能障礙相關(guān)評(píng)分（EDSS）成正相關(guān)（P=0.0008）（圖1A-C）；利用患者來(lái)源的純化NMO-IgG處理星型膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行RNA-seq測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)補(bǔ)體C3的表達(dá)顯著上調(diào)（圖1D-F）；進(jìn)一步通過(guò)檢測(cè)NMOSD體外細(xì)胞及動(dòng)物模型中C3的表達(dá)情況，確定了星型膠質(zhì)細(xì)胞在NMO-IgG的刺激下顯著增加C3的表達(dá)和分泌（圖1G-N）。

△圖1? ?補(bǔ)體C3水平在NMOSD患者血液及動(dòng)物模型中顯著上升

抑制C3信號(hào)通路改善NMOSD小鼠的運(yùn)動(dòng)功能和病理改變：接著，該研究利用針對(duì)小鼠內(nèi)源性C3轉(zhuǎn)移酶激活的靶向抑制劑CR2-Crry蛋白，對(duì)NMOSD系統(tǒng)模型小鼠進(jìn)行靶向治療。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：NMOSD組小鼠運(yùn)動(dòng)功能明顯下降（疲勞轉(zhuǎn)動(dòng)棒和步態(tài)分析實(shí)驗(yàn)）（圖2A-D）、脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（NeuN）減少（圖2E）、AQP4缺失（圖2F）、髓鞘（MBP）破壞（圖2G）、小膠質(zhì)細(xì)胞(Iba1+CD68+)激活（圖2H）、C3a和相關(guān)促炎因子（IL-1β、IL-6、TNF-α和C1q）大量釋放（圖2I）。而CR2-Crry治療組的小鼠，上述病理改變和運(yùn)動(dòng)功能均較NMOSD疾病組小鼠得到明顯改善。

△圖2 CR2-Crry減輕小鼠脊髓中NMOSD的典型病變并緩解相關(guān)的運(yùn)動(dòng)功能障礙

基于腺相關(guān)病毒（AAV2/9）靶向抑制C3信號(hào)通路，可改善NMOSD相關(guān)的視功能損害和視神經(jīng)炎性病變：最后，該課題組構(gòu)建了CR2-Crry過(guò)表達(dá)腺相關(guān)病毒（AAV2/9.CR2-Crry），利用NMOSD視神經(jīng)局部模型，探究了抑制C3信號(hào)通路對(duì)NMOSD相關(guān)視功能障礙的作用。結(jié)果顯示：相較于NMOSD疾病組，AAV2/9.CR2-Crry治療組在視覺(jué)誘發(fā)電位（Visual evoked potentials, VEP）和視網(wǎng)膜電圖（Electroretinography, ERG）中的視功能得到明顯提高（圖3）；免疫熒光分析發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞數(shù)量明顯增加（圖4A-D），AQP4和MBP的脫失減少（圖4E-H），C3活性產(chǎn)物C3d的沉積減少（圖4K）；視神經(jīng)組織電鏡結(jié)果提示：AAV2/9.CR2-Crry顯著減輕局部組織的髓鞘破壞（圖4I-J）。

△圖3 AAV2/9.CR2-Crry改善NMOSD視神經(jīng)局部大鼠模型的視功能損害

△圖4? AAV2/9.CR2-Crry減輕NMOSD視神經(jīng)局部大鼠模型的視神經(jīng)炎性損傷

△圖5 文章總結(jié)圖

文章結(jié)論與討論，啟發(fā)與展望

本研究從多層次確定了C3信號(hào)通路在NMOSD發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵作用，抑制C3信號(hào)通路有效減輕了脊髓和視神經(jīng)的炎性病變，并顯著改善了動(dòng)物模型的運(yùn)動(dòng)和視功能障礙。該研究結(jié)果不僅對(duì)深入認(rèn)識(shí)補(bǔ)體介導(dǎo)的NMOSD發(fā)病機(jī)制及靶向C3信號(hào)通路的精準(zhǔn)化治療提供了理論依據(jù)，也為其他C3信號(hào)通路參與的自身免疫性疾病提供了新的研究靶點(diǎn)。

徐莉、徐輝明博士為共同第一作者，邱偉教授、湯常永副研究員為共同通訊作者。該研究得到了中山眼科中心楊暉教授及陳思齊、任欣同學(xué)的幫助，以及廣西醫(yī)科大學(xué)附一院何松青、中國(guó)科學(xué)院遺傳研究所郭偉翔和吳青峰、清華大學(xué)崔亞雄、美國(guó)布朗大學(xué)Alvin Huang等教授的指導(dǎo)。同時(shí)，該研究得到了中山大學(xué)附屬第三醫(yī)院實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)部韓曉燕主任及丘秀生等管理員的支持和幫助。

通訊作者

第一作者

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