概述：了解 SARS-CoV-2 如何影响脑干呼吸中枢可能有助于预防重症患者需要辅助呼吸的情况。 尽管病毒入侵脑组织的可能性较低，但自身免疫反应被认为可能涉及其中，然而相关的抗原未知。该研究团队预测三个特定脑干蛋白抗体表位可能涉及其中。通过使用多肽微阵列技术对重症COVID-19患者和轻症对照组血清和脑脊液进行筛查，结果证实COVID-19患者针对所预测表位IgG和IgM的存在。重症患者抗脑干蛋白表位的IgG水平明显高于对照组。这些新发现的抗神经元抗体可能是生物标志物，而针对这些特定表位的免疫调节可能被用于有针对性的治疗。
 
      该研究团队之前确定了三个与脑干相关的蛋白质disabled homolog 1（DAB1）、apoptosis-inducing-factor-1（AIFM1）和surfeit-locus-protein-1（SURF1）与SARS-CoV-2 共有三种潜在的免疫原性六氨基酸序列，即GSQASS、LNEVAK 和 SAAEAS（表 1）。 并假设：（1）呼吸衰竭和/或具有急性神经系统症状的COVID-19患者  血清和脑脊液中具有针对这三种蛋白质的自身抗体。 (2) 三个共有的六肽是抗体表位。基于如上假设，该研究团队设计一个包含88个多肽的微阵列芯片，用于检测自身抗体。
 


 
      研究人员选择包含DAB1、AIFM1和SURF1神经元蛋白的特定免疫决定性肽段（GSQAASS、LNEVAK和SAAEAS），并在这些肽段的前后各延长9个氨基酸，形成15个氨基酸长度的重叠肽段。在肽段的两端使用GSGSGSG连接子进行延长，以确保肽段的稳定性和可检测性。所有88个肽段都进行了复点，以确保实验结果的准确性和可靠性。在多肽芯片上还包含了8个HA （肽序列YPYDVPDYAG）对照点和7个Polio （肽序列KEVPALTAVETGAT）对照点，用于检测背景干扰和验证实验的准确性。在进行主要实验之前，对多肽芯片进行了预处理，包括使用二抗和对照抗体进行预染色，以排除可能的背景干扰。通过使用InnoScan 扫描仪对多肽芯片进行扫描。采用PepSlide Analyser 软件将荧光强度分解为原始信号、前景信号和背景信号，并计算出平均中位前景强度和点间偏差。

InnoScan 710-IR 微阵列扫描仪

 
      采用所设计的多肽芯片对COVID-19患者血清和脑脊液样本进行自身抗体筛查，结果证实COVID-19患者样品中存在预测表位的IgG和IgM抗体 ，且重症患者对应的IgG水平显著高于对照组（图1，图2）。重症与轻度感染的 16 份血清相比，重症 COVID 患者IgM 多肽芯片结合信号相似，相关数据文章中未详细描述。总的来说，抗体与三种抗原的结合，血清样品高于脑脊液样品。 图3所示22 名患者的脑脊液 IgM 和 IgG 多肽芯片结合情况。
 
 
 
图 1. 14 名严重感染COVID-19患者血清针对 DAB1、AIFM1 和 SURF1 的自身抗体。 a) 晶体学和模型结构显示三种靶蛋白已知构象状态下暴露的预测和确认的表位位点。因此，自身抗体可自由接近这些位点进行识别和结合。 AIFM1 以二聚体形式存在。 3D 插图是使用Protein Imager基于晶体学数据和结构预测制作。 b) 热图显示 14 名重症 COVID-19 患者的血清 IgG 反应（顶部热图），针对 SARS-CoV-2 、作为交叉反应对照的普通感冒冠状病毒（OC43、229E、HKU1、NL63）以及与自身抗原 （DAB1、AIFM1 和 SURF1 ）人类表位结合的 IgM。 c）14 名患者的平均免疫荧光强度和针对 DAB1、AIFM1 和 SURF1 的预测表位进行绘图。 （FI=荧光强度）。
 
 

图 2. 严重与轻症COVID-19 患者血清IgG对 DAB1、AIFM1 和 SURF1结合存在显着差异。 a) 上方热图显示血清 IgG 与三种神经元自身抗原的表位结合是COVID-19严重患者 (S-COVID) 的特征，下方热图显示大多数COVID-19轻度患者（M-COVID）不存在与相同自身抗原结合的IgG 。 b) a 图中热图呈现的两组患者免疫荧光强度值进行平均，并根据 DAB1、AIFM1 和 SURF1 的预测表位进行绘图，以便在严重和轻度患者之间进行直接比较。 (FI=荧光强度)。
 
 
 

图 3. 22 名严重感染 COVID-19 患者脑脊液针对 DAB1、AIFM1 和 SURF1 的自身抗体。上图显示针对不同患者脑脊液IgG 与病毒蛋白的反应，中图显示脑脊液IgG 与所预测人类多肽序列结合，下图显示了脑脊液IgM结合相同序列的情况。 (FI=荧光强度)。
 
      该研究揭示COVID-19患者针对脑干神经元蛋白自身抗体水平在重症患者中显著升高，这可能成为重症COVID-19的标志物。这些发现为早期识别高风险患者提供了可能，并为重症COVID-19的治疗和管理提供了新的方向。此外，研究结果还揭示了自身免疫反应在疾病发展中的潜在作用，为未来针对神经元抗原的免疫调节治疗提供了新思路。对于长期COVID后遗症的研究，这些抗体可能为神经精神后遗症的治疗提供新途径。因此，该研究的发现具有重要的临床和科学意义，有望为COVID-19相关的神经系统并发症的诊断、治疗和预防提供重要的启示。
 
 
 
 
文献原文链接：  https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2022.104211