突发精神异常为哪般？Arialys团队揭示单价抗体阻断致病抗体交联机制带来希望

脑声小店基于深度科研洞察，专注为动物实验提供"简器械·精实验"解决方案。我们突破高精设备局限，开发手工定制化仪器及配件，通过科研巧思将基础工具转化为创新实验方案。产品涵盖行为学装置、操作辅助工具等，使实验室在保持操作简效的同时，实现精细化数据采集，助力科研人员以创造性思维发掘简易仪器的潜在科研价值。

2025年6月17日，美国Arialys Therapeutics的Mitsuyuki Matsumoto在Nautre communications发表：Monoclonal humanized monovalent antibody blocking therapy for anti-NMDA receptor encephalitis，揭示了针对抗NMDA受体脑炎的单克隆人源化单价阻断抗体治疗。

抗NMDA受体（NMDAR）脑炎是一种严重的疾病，具有剧烈的精神和神经症状，一种自身免疫性脑炎，由针对NMDA受体的异常抗体引发，常见于年轻女性，有时与卵巢畸胎瘤相关。被认为是由致病性自身抗体结合到NMDAR的GluN1亚基的N端结构域（GluN1-NTD）上，导致相邻NMDAR交联并被内化所引起。本文介绍了ART5803，一种人源化的单价抗体作为抗NMDAR脑炎的潜在治疗药物。ART5803以高亲和力结合GluN1-NTD不影响NMDAR的活性，也不会诱导其内化。ART5803能够阻断患者来源的致病性自身抗体所引发的NMDAR内化，并恢复NMDAR的功能。研究人员建立了一种狨猴动物模型，通过持续脑室内给予人类致病性自身抗体诱发行为和运动异常。ART5803通过脑室输注或外周注射可迅速逆转这些异常。这些研究结果，结合ART5803在食蟹猴中的药代动力学特征，表明静脉注射ART5803具有良好的治疗潜力，有望成为治疗抗NMDAR脑炎的一种快速起效且有效的新型疗法。

图一 ART5803的生成及其对GluN1-NTD的结合特性分析

已有研究报道，从抗NMDAR脑炎患者的脑脊液中克隆出单克隆抗体，这些抗体被认为与疾病的发生机制密切相关。因此，作者通过重组技术合成了具有代表性的致病性自身抗体。抗NMDAR脑炎的主要发病机制是致病性抗NMDAR自身抗体通过二价结合交联NMDAR从而诱导其内化。这些研究强调，NMDAR信号减少是由于受体内化，而不是这些自身抗体对受体的直接拮抗作用。此外，自身抗体的Fab片段（单价形式）不会引起受体内化，也不会显著影响NMDAR介导的电生理功能。致病性自身抗体的抗原识别位点已被证实局限于GluN1亚基的N端结构域（GluN1-NTD）。因此提出一种能够结合GluN1-NTD、阻止致病性自身抗体结合和NMDAR交联，同时不影响NMDAR功能的单价抗体，可能在治疗抗NMDAR脑炎方面具有应用潜力。考虑到治疗性抗体的分子结构特性，决定专注于单价IgG形式。虽然Fab片段也可以作为单价治疗形式，但其在体内的清除速度远快于含有Fc结构的IgG。此外，相比Fab，较大的单价IgG（约100 kDa）可能会对致病性自身抗体产生更强的空间位阻效应。最终筛选出4种对GluN1-NTD结合能力强、并能有效抑制致病性-102 Ab结合的候选抗体。最终，选定ART5803作为人源化的IgG1型单价抗体，其对GluN1-NTD具有最高亲和力。通过表面等离子共振分析测定了ART5803和致病性#003-102 Ab对人源GluN1-NTD的结合亲和力。结果显示，ART5803的亲和力显著高于#003-102 Ab。通过竞争性ELISA检测ART5803对#003-102 Ab结合的阻断能力，发现ART5803可有效竞争生物素标记的#003-102 Ab与GluN1-NTD的结合，显著优于#003-102 Ab自身的阻断能力。还解析了致病性#003-102 Ab Fab’片段与GluN1-NTD蛋白复合物的晶体结构，分辨率达到3.5 Å。GluN1-NTD由两个子结构域R1和R2组成。在NMDAR四聚体结构中，这一结合位点位于受体侧面，使得致病性自身抗体可通过双臂结合相邻受体，引发交联。随后，作者采用氢氘交换质谱（HDX-MS）比较了#003-102 Ab-GluN1-NTD和ART5803-GluN1-NTD复合物中潜在的NMDAR结合表位。X射线共晶结构中确定的所有明确的#003-102 Ab结合位点均包含在HDX-MS鉴定的潜在表位中。结果表明，#003-102 Ab和ART5803几乎结合在GluN1-NTD上的相同表位，主要位于R2子结构域，在R1子结构域也有部分覆盖。

图二 ART5803逆转了由致病性自身抗体在小鼠海马神经元中引起的NMDAR内化和树突棘萎缩

NMDAR的GluN1亚基是脊椎动物进化中最保守的蛋白之一，其中GluN1-NTD在人类与食蟹猴之间的序列同源性为100%，与狨猴为99.7%，与大鼠和小鼠分别为98.5%和98.2%。ART5803和#003-102 Ab对来自人类、食蟹猴、狨猴、大鼠和小鼠的GluN1-NTD蛋白均表现出相似的结合活性。为了研究致病性自身抗体及ART5803对NMDAR内化和树突棘形态的影响，作者对培养的海马脑片进行了活体成像观察NMDAR表面表达水平和树突棘大小。在体外培养6至8天的小鼠海马脑片中，对CA1锥体神经元共转染TdTomato、SEP-GluN2A以及未标记的GluN1，并在7天后进行成像分析。在给予#003-102 Ab处理后，作者观察到树突棘中的NMDAR表面表达水平在3小时下降至72%，14小时下降至59%，同时树突棘大小也在14小时显著缩小。相比之下，给予同型对照抗体的样本并未出现类似变化，说明这些效应是#003-102 Ab特异性的。重要的是，单独使用ART5803并不影响NMDAR的表面表达或树突棘大小，表明其无明显副作用或脱靶效应。进一步研究发现，将ART5803与#003-102 Ab同时给予，可有效阻止NMDAR表面表达和树突棘大小的下降，说明ART5803能够阻断#003-102 Ab引发的NMDAR内化。最后评估了ART5803是否能在#003-102 Ab诱导的NMDAR减少之后实现功能恢复。实验中，作者首先用#003-102 Ab处理脑片3小时，此时NMDAR表面表达和树突棘大小均已显著下降。随后加入ART5803，在14小时时观察到NMDAR表达和树突棘大小均显著恢复至接近基线水平。这表明ART5803不仅具有预防作用，还具有治疗潜力，能够在病理改变发生后实现逆转。

图三 脑室内给予ART5803可逆转致病性自身抗体在狨猴疾病模型中诱导的异常行为

为了评估ART5803在体内的治疗效果，作者建立了一种使用狨猴（非人灵长类动物）的抗NMDAR脑炎动物模型。已有研究显示，B细胞可以浸润并驻留在抗NMDAR脑炎患者的中枢神经系统中并在脑脊液中产生可检测水平的致病性抗NMDAR自身抗体。为了模拟大脑内B细胞持续产生自身抗体的情况，通过导管对狨猴进行持续脑室输注致病性#003-102 Ab至第三脑室。在初步的剂量探索实验中确定了#003-102 Ab的ICV输注剂量为每小时10 µg，该剂量可在脑脊液中达到约10–20 µg/mL的浓度，足以诱发并维持明显的异常行为。使用改良版的异常评分量表（ARS），参考此前用于狨猴帕金森病模型的行为评估方法，对动物的异常行为和运动障碍进行量化评估，以反映抗NMDAR脑炎患者的行为和运动功能障碍。首先在相同的给药途径（脑室输注）和剂量（每小时10 µg）下测试了ART5803在该狨猴模型中的疗效，以验证其在体外和离体实验中观察到的阻断作用是否能在体内体现。在初步研究中，确认连续两周通过ICV输注ART5803耐受良好，不会引起狨猴明显的异常行为。作者将导管植入狨猴大脑的第三脑室，并通过微量输注泵持续输注每小时10 µg的#003-102 Ab。在持续输注两周后（第14天），狨猴表现出显著的行为异常，ARS评分从基线时的1.8显著升高至9.6，表明模型成功诱导了类似抗NMDAR脑炎的症状。从第14天开始，在继续输注#003-102 Ab的同时，分别给予ART5803或对照抗体进行持续ICV输注，为期两周。联合使用ART5803两周后，异常行为明显减少，ARS评分从第14天的9.6下降至第28天的3.6，显示出显著的治疗效果。而对照抗体治疗组的ARS评分无明显变化，说明其无效。综上所述，ART5803在体内模型中有效逆转了由致病性自身抗体引起的异常行为，进一步表明其作为抗NMDAR脑炎治疗药物的潜力。

图四 腹腔注射ART5803可逆转致病性自身抗体在狨猴疾病模型中引起的GluN1减少

已有研究表明，致病性自身抗体可在大鼠大脑以及抗NMDAR脑炎患者大脑中显著降低GluN1/NMDAR的表达水平。为了评估在腹腔给药队列中狨猴大脑内GluN1的表达情况，在最后一次ARS评分（第21天）后，将狨猴左脑用于免疫染色分析，右脑的大脑皮层整体用于western blot分析。作者使用经过验证的抗体对GluN1和GluR2（AMPA受体）进行了免疫染色和蛋白检测。初步研究中的狨猴大脑免疫染色结果（独立评估#003-102 Ab脑室输注与ART5803腹腔注射效果）显示了两种处理方式在大脑中分布模式的不同。单独进行脑室输注#003-102 Ab（每小时10 µg，持续4周）时，抗体主要集中在脑室附近的区域；而通过腹腔注射给予ART5803（每次400 mg/kg，每周两次，连续两周）后，ART5803几乎均匀分布在整个脑实质中，几乎所有灰质中的神经元突起都被ART5803结合。在患者中，NMDAR表达最显著的下降出现在大脑皮层。此外，由于靠近脑室，前脑区域检测到更高密度的#003-102 Ab信号。因此，采用QuPath软件脚本对前额叶皮层的免疫染色结果进行了DAB显色信号强度的定量分析，结果显示，在接受#003-102 Ab脑室输注并辅以对照溶剂腹腔注射的组别中，GluN1染色信号显著低于接受ART5803腹腔注射的组别。ART5803治疗组的GluN1表达水平更接近未接受治疗的对照组。还通过蛋白印迹分析检测了来自全脑皮层总蛋白中GluN1、GluR2、PSD95（突触标志物）和GAPDH的表达水平。结果显示，在全脑皮层中，接受对照溶剂腹腔注射的组别GluN1表达水平显著低于ART5803治疗组。而GluR2、PSD95和GAPDH的表达水平在两组间无明显差异。综上所述，ART5803通过腹腔注射能够有效逆转由致病性自身抗体引起的GluN1表达下降，显示出其在体内恢复NMDAR功能的潜力。

综上所述，基于其独特的作用机制ART5803有望与免疫抑制疗法联合使用。ART5803可能作为缓解急性症状的有效且快速起效的治疗手段，随后或可同时配合如类固醇或利妥昔单抗等免疫抑制治疗，以维持长期疗效。此外，ART5803也可能成为由持续产生抗NMDAR自身抗体所引起的复发性或难治性疾病的独特治疗选择。ART5803在狨猴模型中表现出的显著且快速的疗效， ART5803有望成为抗NMDAR脑炎患者的一种有前景的治疗方案，并可能适用于其他由抗NMDAR自身抗体引发的中枢神经系统疾病。

文章来源

https://doi.org/10.1038/s41467-025-60628-1