近期，我校免疫化學(xué)研究所（SIAIS）楊光實(shí)驗(yàn)室和Richard Lerner實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合上海交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院徐天樂(lè)實(shí)驗(yàn)室，首次利用抗體通過(guò)調(diào)節(jié)酸敏感離子通道保護(hù)中風(fēng)引起的神經(jīng)細(xì)胞凋亡。7月25日，該成果以“Selection of an ASIC1a-blocking combinatorial antibody that protects cells from ischemic death ”為題，在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》上發(fā)表。楊光實(shí)驗(yàn)室助理研究員強(qiáng)敏、博士研究生董雪為共同第一作者，免疫化學(xué)研究所特聘教授楊光、Richard Lerner、副研究員曲志虎為并列通訊作者，上科大為第一完成單位。

酸敏感離子通道（Acid-sensing ion channel，簡(jiǎn)稱(chēng)ASIC）是一類(lèi)廣泛表達(dá)在神經(jīng)系統(tǒng)中的非電壓調(diào)控離子通道，在學(xué)習(xí)、記憶、疼痛、中風(fēng)等神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)和疾病中發(fā)揮重要作用；越來(lái)越多的研究顯示，開(kāi)發(fā)針對(duì)ASIC1a的特異性拮抗劑是治療疼痛、中風(fēng)等ASIC1a相關(guān)疾病的重要途徑。目前已有的ASIC1a小分子和毒素肽抑制劑在特異性、生物穩(wěn)定性等方面尚存在不足，單克隆抗體藥物在生物醫(yī)藥領(lǐng)域顯示出強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)和迅猛的發(fā)展趨勢(shì)；楊光實(shí)驗(yàn)室和Lerner實(shí)驗(yàn)室采用全新思路，利用全人源抗體組合庫(kù)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了針對(duì)ASIC1a亞型的特異單克隆抗體，有望成為下一個(gè)重磅神經(jīng)治療性抗體藥物。

通過(guò)使用納米磷脂盤(pán)（nanodisc）組裝ASIC1a膜蛋白模擬該通道天然構(gòu)象的手段，研究者們利用“差異化篩選”的方法從噬菌體展示庫(kù)中篩選出了ASIC1a的數(shù)個(gè)抗體。在后續(xù)研究中，發(fā)現(xiàn)抗體ASC06對(duì)人源ASIC1a具有很強(qiáng)的親和力（親和力常數(shù)為7.9 nM），而不結(jié)合任何其他亞型的ASICs通道；在ASIC1a基因敲除小鼠神經(jīng)元上染色的結(jié)果也驗(yàn)證了該抗體的特異性，使得ASC06成為目前報(bào)道的首個(gè)ASIC1a特異性抗體。掃描電子顯微鏡研究清晰顯示：在每三個(gè)亞基組成的一個(gè)ASIC1a離子通道上，可以結(jié)合三個(gè)ASC06抗體；進(jìn)一步的分子動(dòng)力學(xué)模擬顯示了復(fù)合物的結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。

功能研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)全長(zhǎng)化改造的ASC06抗體（ASC06-IgG1）不僅可以長(zhǎng)期（長(zhǎng)達(dá)30分鐘）有效地抑制酸誘導(dǎo)的ASIC1a通道電流，還能強(qiáng)效阻斷酸誘導(dǎo)的、ASIC1a介導(dǎo)的鈣離子內(nèi)流（IC₅₀=2.8 nM）現(xiàn)象；經(jīng)ASIC1a通道的鈣離子內(nèi)流及其引發(fā)的下游信號(hào)變化，被認(rèn)為中風(fēng)發(fā)生時(shí)ASIC1a引起神經(jīng)元死亡的主要機(jī)制之一。隨后的細(xì)胞與動(dòng)物水平的實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步揭示了該抗體在酸中毒環(huán)境中的細(xì)胞及神經(jīng)保護(hù)作用。ASIC1a作為治療中風(fēng)的靶點(diǎn)具有治療窗口長(zhǎng)的顯著優(yōu)勢(shì)；研究還發(fā)現(xiàn)在缺血3小時(shí)后注射ASC06-IgG1抗體，可有效降低中風(fēng)模型小鼠的腦梗死區(qū)域體積，顯現(xiàn)出良好的臨床應(yīng)用前景（見(jiàn)圖2）。初步機(jī)制研究表明，該抗體與毒素肽PcTx1不同，以非質(zhì)子競(jìng)爭(zhēng)性的方式起拮抗作用。

論文的其他作者包括免疫化學(xué)研究所的査昭助理研究員，Francesco Zonta副研究員、趙莉霞博士、博士研究生原超、陶平冬、博士后Damiano Burrato、以及上海交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院的研究生左曉坤、宋興磊、黃晨等。這項(xiàng)研究得以高效推進(jìn)與完成，與多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)和平臺(tái)的通力合作與協(xié)同創(chuàng)新密不可分，包括上海交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院徐天樂(lè)實(shí)驗(yàn)室的李偉廣、胡琴研究團(tuán)隊(duì)，上海科技大學(xué)SIAIS研究所結(jié)構(gòu)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的聶焱研究團(tuán)隊(duì)、Wilson實(shí)驗(yàn)室的楊貝研究團(tuán)隊(duì)、蛋白分析與制備平臺(tái)、高通量篩選平臺(tái)、計(jì)算化學(xué)和信息平臺(tái)、以及國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)上海設(shè)施電鏡平臺(tái)等。

文章鏈接：http://www.pnas.org/content/early/2018/07/23/1807233115

圖1：ASIC1a與ASC06抗體復(fù)合物的電鏡結(jié)構(gòu)圖與分子動(dòng)態(tài)模擬圖

圖2：ASIC1特異性抗體對(duì)中風(fēng)小鼠的神經(jīng)保護(hù)作用