双功能趋化因子-纳米抗体融合蛋白增强中性粒细胞募集以阻碍棘阿米巴免疫逃逸

Bifunctional chemokine-nanobody fusion protein enhances neutrophil recruitment to impede Acanthamoeba immune evasion.

作者信息Zhenyu Wei, Jianlong Yuan, Qiankun Chen, Jinding Pang, Qingquan Shi, Bo Peng, Mingda Wei, Yuan Wei, Zhibao Zhang, Xinxin Lu, Xin Lin, Qingfeng Liang
PMID40222104
发布时间2025-05
DOI10.1016/j.ebiom.2025.105685

实验完整度

包含患者样本的scRNA-seq、免疫组化验证,以及体外和体内功能实验(趋化实验、治疗模型),并进行了机制验证。

主要模型

人角膜组织(AK、FK、BK患者) C57BL/6小鼠感染性角膜炎模型 棘阿米巴T4基因型 小鼠中性粒细胞

重点核对

患者角膜组织的scRNA-seq样本量(每组3例) 小鼠模型中的棘阿米巴接种剂量(1×10^4个) 融合蛋白的给药浓度(0.23 pg/μL) 治疗评估的时间点(1、3、5、7天) 髓过氧化物酶(MPO)免疫组化染色

摘要

背景:棘阿米巴角膜炎(AK)是一种严重的感染性疾病,导致严重的视力损害和低生活质量。本研究旨在探讨AK中的免疫景观,以期通过免疫治疗改善治疗结果。方法:我们对来自9名患者(3名AK患者、3名真菌性角膜炎患者和3名细菌性角膜炎患者)的角膜组织进行了单细胞转录组测序。生物信息学分析计算了不同感染性角膜炎中的细胞亚群及其比例。CellChat分析阐明了角膜炎中趋化因子的差异表达。之后,筛选阿米巴纳米抗体,合成抗体-趋化因子融合蛋白,并在体外和体内验证了它们的亲和力和趋化能力。并评估了抗体-趋化因子融合蛋白的治疗效果。结果:UMAP图显示了感染性角膜炎中的13个主要细胞簇。与非AK组相比,AK组的中性粒细胞比例显著降低。细胞通讯显示AK中CXCL通路减弱。通过筛选源自羊驼的天然抗体库获得了棘阿米巴特异性抗体。将阿米巴特异性抗体与CXCL1趋化因子偶联,该融合蛋白在体外和体内均表现出对棘阿米巴的强结合亲和力和趋化能力。此外,体内动物研究表明,该融合蛋白表现出优异的治疗效果,并能有效消除棘阿米巴负荷。解释:本研究揭示了棘阿米巴采用的免疫逃逸机制,并提供了一种治疗方法。它为通过靶向和克服免疫逃逸带来的挑战来增强感染性疾病的治疗提供了有希望的潜力。资助:本工作由国家自然科学基金(资助号82171017和82471041)和北京市医学研究所公益发展与改革试点项目(PWD&RPP-MRI,JYY2023-6)资助。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
棘阿米巴角膜炎的免疫细胞景观如何变化,以及如何通过靶向趋化因子治疗来逆转免疫逃逸?
核心机制
棘阿米巴角膜炎中中性粒细胞趋化因子(如CXCL1)表达减少,导致中性粒细胞募集不足,从而有助于寄生虫免疫逃逸。
主要证据
单细胞RNA测序显示AK中中性粒细胞比例降低,ELISA证实CXCL1水平下降;体外和体内实验表明,Acab95-CXCL1融合蛋白能结合棘阿米巴并招募中性粒细胞,在AK小鼠模型中有效清除寄生虫。
研究意义
本研究为棘阿米巴角膜炎提供了一种新的免疫治疗策略,并可能适用于其他具有免疫逃逸特性的传染病。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者角膜组织的单细胞转录组分析

描绘感染性角膜炎的免疫细胞景观并比较AK与非AK的差异。

对9名患者(AK、FK、BK各3例)的角膜组织进行scRNA-seq,鉴定细胞类型并比较各组比例。

2

免疫组化验证关键细胞类型

验证scRNA-seq发现的细胞类型差异,特别是中性粒细胞在AK中的减少。

对患者角膜组织进行MPO、CD4、CD8a、CD68免疫组化染色。

3

建立感染性角膜炎小鼠模型

建立AK、BK、FK小鼠模型以验证趋化因子表达差异。

通过角膜基质内注射病原体建立模型,并评估临床评分和病原体载量。

4

筛选棘阿米巴特异性纳米抗体

从羊驼天然噬菌体展示文库中筛选高亲和力、特异性的抗棘阿米巴VHH抗体。

通过三轮淘选和噬菌体ELISA筛选阳性克隆,并通过序列比对和交叉反应性测试选择特异性克隆(Acab95)。

5

构建并表达Acab95-CXCL1融合蛋白

将CXCL1趋化因子与Acab95纳米抗体融合,实现靶向递送。

设计融合蛋白,在E. coli中表达并纯化,用SDS-PAGE验证。

6

体外和体内验证融合蛋白的亲和力和趋化能力

评估融合蛋白与棘阿米巴的结合能力以及诱导中性粒细胞迁移的能力。

通过免疫荧光、流式细胞术检测结合,用Transwell和体内注射评估趋化。

7

评估融合蛋白在AK小鼠模型中的治疗效果

检验融合蛋白治疗AK模型的效果。

在AK小鼠模型中注射融合蛋白、CXCL1或PBS,通过裂隙灯、IVCM、定量PCR和HE染色评估疗效。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
组织保存液Miltenyi130-100-008
红细胞裂解液BD Biosciences555899
7AADBD Biosciences559925
单细胞3'文库和凝胶珠试剂盒v3.110x Genomics1000121
抗人MPO抗体Proteintech22225-1-AP
抗人CD4抗体Abcamab133616
抗人CD8a抗体Abcamab237709
抗人CD68抗体Abcamab213363
HRP标记的山羊抗兔IgGAbcamab205718
小鼠CXCL1 ELISA试剂盒R&D SystemsMKC00B
M13KO7辅助噬菌体BriSTAR Immunotech Biotechnology Co., Ltd.--
卡那霉素SolarbioK8020
小鼠抗M13-HRP抗体SinoBiological11973-MM05T-H
抗His-CoraLite® Plus 488ProteintechCL488-66005
抗His-AF647抗体BioLegend652513
EasySep™小鼠中性粒细胞富集试剂盒StemCell19762
小鼠CXCL1重组蛋白NovoproteinP12850
QIAamp DNA小提试剂盒Qiagen51304

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
单细胞RNA测序
患者分组:AK、FK、BK各3例;样本处理:角膜组织在4小时内解离。
阅读提示:Methods: 患者纳入和数据收集、单细胞悬液制备、文库构建和测序
小鼠模型建立
棘阿米巴接种量:1×10^4个(1 μL);菌株:T4基因型;小鼠品系:C57BL/6。
阅读提示:Methods: 建立小鼠感染性角膜炎模型
抗体筛选
文库来源:羊驼天然噬菌体展示文库;筛选抗原:棘阿米巴T4;阳性标准:P/N > 2。
阅读提示:Methods: VHH抗体筛选
融合蛋白表达与纯化
表达载体:pET-SUMO;诱导剂浓度:1 mM IPTG;纯化方法:镍亲和层析和尺寸排阻色谱。
阅读提示:Methods: 表达和纯化VHH
体内疗效评估
治疗剂量:0.23 pg/μL Acab95-CXCL1;给药方式:角膜基质内注射;评估时间点:1、3、5、7天。
阅读提示:Methods: 免疫治疗、定量PCR、HE染色