由巴塞罗那大学营养与食品安全研究所(INSA)及药学与食品科学学院牵头,联合西班牙科学研究高级委员会(CSIC)下属巴塞罗那分子生物学研究所(IBMB)共同开展的一项研究项目,成功设计并测试了一种可降解麸质的分子,该分子有望成为应对乳糜泻的有力武器。乳糜泻是一种自身免疫病,吃下麸质和谷物里的其他醇溶蛋白就会引发症状。
目前,除了不吃麸质,根本没有别的治疗方法,而在饮食非常依赖小麦制品的西方社会,坚持不吃麸质很难。
这一重大突破在于,这种分子很厉害,在极低浓度和pH值为2(也就是胃里的酸碱度)的条件下就能起作用,而目前已有或正在研发的分子都没能在这种条件下高效发挥作用。虽然其中一些已经作为营养补充剂在卖,但没法真正替代无麸质饮食。
这项研究已发表在期刊《EMBO Molecular Medicine》上,正值国际乳糜泻日(5月16日)前夕。这项研究是由研究员弗朗西斯科·J·佩雷斯-卡诺(INSA-UB)和泽维尔·戈米斯-鲁思(IBMB-CSIC)牵头完成的。共同第一作者是玛丽娜·吉尔巴尔-冈萨雷斯和阿图罗·罗德里格斯-班克里,两人分别来自INSA-UB和IBMB-CSIC。来自食品科学研究所(CSIC-UAM)、萨尔茨堡大学(奥地利)和慕尼黑工业大学(德国)的团队也参与了研究。
对抗乳糜泻的“诱因”
乳糜泻的触发因素是醇溶蛋白,我们日常吃的大部分谷物里都有这种蛋白质,例如小麦麸质。它们在胃里被消化后,会分解成较小的片段(肽)。其中一些可能具有毒性,例如面筋免疫原性肽(GIPs),它们能扛住胃酸,一直到达小肠。在这些肽里,免疫原性最强的肽之一是“33-mer”,它是小麦麸质中α-麦醇溶蛋白的一个片段,具有高度免疫原性。
这让乳糜泻患者很头疼,因为一旦进入小肠,33-mer和其他GIPs会特别容易跟免疫系统上的一个受体(人类白细胞抗原,即HLA)结合,引发炎症性自身免疫反应,最后引发该病的典型症状。
研究结果表明,乳糜泻酶(celiacase)作为一种在胃环境中稳定的分子,可以作为支持无麸质饮食的辅助治疗候选药物。
四年前,由 F. Xavier Gomis-Rüth 领导的 IBMB-CSIC 蛋白质水解小组在《自然·通讯》杂志上的一篇文章中描述,neprosin——一种天然存在于食肉植物宝特瓶猪笼草(Nepenthes ventrata)消化液中的分子——能够切割麸质免疫原性肽(GIPs),这一发现建立在加拿大阿尔伯塔大学 David Schriemer 小组的研究成果之上。
他们与巴塞罗那大学药学院与食品科学系的自身免疫、免疫营养与耐受小组(由 Francisco José Pérez-Cano 教授领导)合作,证明 neprosin 可以在 33 聚体肽和其他 GIPs 到达肠道之前将其降解,从而可能阻止这种自身免疫性炎症反应。
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利用分子工程设计的
在这项研究中,团队设计并测试了一种基于neprosin的分子。这种名为celiacase的新分子在胃的胃酸pH值下表现出最大活性,在那里,它与我们消化系统中的胃蛋白酶协同作用,在谷蛋白和麦醇溶蛋白进入十二指肠之前,将其分解。
“还有其他蛋白酶,通常称为谷蛋白酶,可以分解谷蛋白,但它们在pH 2(胃的pH值)下并不完全活跃,而是在pH 7(十二指肠的pH值)下活跃,而此时食团已经离开胃部,”Gomis-Rüth解释说。“因此,有必要将剂量增加到使其无法用于治疗的程度。”
该团队使用芝加哥大学开发的小鼠模型在体内测试了这种分子,该模型目前是能够最准确模拟乳糜泻的模型。结果表明,celiacase在极低剂量下就有效,即使在高谷蛋白摄入水平下,也能减轻喂食谷蛋白的小鼠的疾病症状。
Pérez-Cano表示:“肠道萎缩、炎症、抗体应答和菌群失调——即微生物群组成发生了改变——都有所减轻。此外,免疫调节标志物恢复了正常,微生物代谢途径也恢复了正常。”
乳糜泻酶(celiacase)的另一个优点是,它一到十二指肠就会失去活性。Gomis-Rüth补充道:“它完成使命后就不需要继续起作用,这样就不会影响体内的其他蛋白质。”
该分子及其潜在应用已获得专利,研究团队正着手筹备成立一家衍生公司,并把这个项目推进到更成熟的阶段。
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