Blood：用植物来帮助治疗血友病并发症

　　

生物通报道：健康人的血液中含有称为凝血因子的蛋白质，它们能够迅速采取行动，堵塞伤口，但是血友病患者缺乏这些蛋白质，因此，即使轻微出血都很难止住。

重度血友病患者的主要治疗方法是定期接受凝血因子注射。但是，在接受这种注射的人当中，有20%到30%的人会产生抗凝血因子的抗体，称为抑制物（inhibitors）。一旦产生这些抑制物，就很难治疗或预防未来的流血事件。

在一项新的研究中，宾夕法尼亚大学牙医学院和佛罗里达大学医学院的研究人员合作，研发出一种策略阻止这些抗体的形成。他们的方法是，利用植物细胞来教会免疫系统耐受（而不是攻击）凝血因子蛋白，为预防血友病治疗中一种最严重的并发症，提供了希望。

相关研究结果于2014年9月4日发表在国际权威期刊《Blood》，本文资深作者是宾夕法尼亚牙医学院生物化学和病理学系的Henry Daniell教授。Daniell说：“对于抑制物形成，目前唯一的治疗方法，成本100万美元，并且患者有风险。我们的技术，采用植物为基础的胶囊，有可能成为一种经济实惠和安全的选择。”

本文共同作者Herzog说：“这可能是预防抗体形成或降低其发生率的一种方法。这是向前迈出的重要一步。”

他们的研究集中在血友病A，这种疾病患者的凝血因子VIII（或FVIII）发生了突变，从而导致凝血缺陷。在世界范围内，每7500名出生的男婴当中就有1例这种疾病。在接受FVIII注射后，一些患者产生了抗体。他们的免疫系统做出反应，将这种外来蛋白作为入侵者，必须攻击和消除它。

Herzog说：“在血友病的世界，这些抗体被称为抑制物。这是患者都害怕的事情，因为它们会致使标准治疗无效，并抑制血液凝结。“

为了防止免疫系统对凝血因子的攻击，研究人员回顾了以往的研究，这些研究发现，免疫系统暴露于凝血因子蛋白的单个组件，能够诱发对整个蛋白的耐受性。FVIII是由重链和轻链组成，每个链都包含三个结构域。在这项研究中，研究人员利用整个重链和轻链的C2结构域。

Daniell及其同事开发了一个平台来传递药物和生物治疗，这种平台依赖转基因植物，所以能够表达感兴趣的蛋白质。研究人员用FVIII分子的组件，尝试相同的方法，他们首先将重链DNA与霍乱毒素亚基（一种蛋白质，可以通过肠壁进入血液）的编码DNA合并，并用C2 DNA重复上述实验。他们将融合基因转入烟草叶绿体，所以一些植物表达重链和霍乱毒素蛋白质，其他植物则表达C2和霍乱毒素蛋白质。然后，他们磨碎植物叶片并将其悬浮在溶液中，将重链和C2溶液混合在一起。

研究人员将这种混合溶液喂给小鼠，每周两次，为期两个月，并将它们与喂食未改性植物材料的小鼠进行对比。然后，他们给小鼠注射FVIII，就像人类血友病患者那样。正如预期的那样，对照组小鼠形成了高浓度的抑制物。相反，喂食实验材料的小鼠所形成的抑制物水平要低得多，平均低7倍。

为了查明这是如何完成的，研究小组寻找称为细胞因子的特殊类型信号分子，它们能够给免疫系统的T细胞发送信号。研究人员发现，喂食实验植物的小鼠有更多的细胞因子与抑制或调节免疫反应有关，而对照组小鼠则有更多的细胞因子与触发免疫反应有关。

通过将来自试验植物喂食小鼠的调节性T细胞亚群，转移到正常小鼠中，研究小组能够抑制抑制物的形成，表明T细胞能够将耐受性诱导特性传递到新的动物中。

Daniell说：“这向我们解释了这种耐受机制是如何形成的。”

最后，研究人员尝试逆转抑制物的形成。他们给已经产生抑制物的小鼠喂食试验植物材料。与对照组小鼠相比，喂食含FVIII植物材料的小鼠，其抑制物形成减慢，然后逆转，经过两个或三个月的饲养，降低了三到七倍以上。

这种新的治疗策略，对于预防甚至逆转注射FVIII的血友病抑制物的形成，带来了希望。然而，研究人员指出，他们的实验表明，抑制物水平会随着时间的推移再次上升。

Daniell称：“一段时间后，如果你停止给它们喂食植物材料，抗体会继续产生。这并不是一次性治疗。你需要反复进行以保持耐受性。”

Daniell、Herzog和宾夕法尼亚创新中心正在与一家制药公司合作，在其他动物物种中检测这种口服耐受策略，计划在不久之后开展人体试验。

Daniell说：“有了来自全球制药公司的数百万美元资助，以及他们多年来将蛋白质疗法引入临床的专业知识，我们很高兴地预期，很快会将产生人类凝血因子的植物胶囊推向诊所。”

（生物通：王英）

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生物通推荐原文摘要：
Suppression of inhibitor formation against FVIII in a murine model of hemophilia A by oral delivery of antigens bioencapsulated in plant cells
Abstract：Hemophilia A is the X-linked bleeding disorder caused by deficiency of coagulation factor VIII (FVIII). To address serious complications of inhibitory antibody formation in current replacement therapy, we created tobacco transplastomic lines expressing FVIII antigens, heavy chain (HC) and C2, fused with the transmucosal carrier, cholera toxin B subunit. Cholera toxin B-HC and cholera toxin B-C2 fusion proteins expressed up to 80 or 370 µg/g in fresh leaves, assembled into pentameric forms, and bound to GM1 receptors. Protection of FVIII antigen through bioencapsulation in plant cells and oral delivery to the gut immune system was confirmed by immunostaining. Feeding of HC/C2 mixture substantially suppressed T helper cell responses and inhibitor formation against FVIII in mice of 2 different strain backgrounds with hemophilia A. Prolonged oral delivery was required to control inhibitor formation long-term. Substantial reduction of inhibitor titers in preimmune mice demonstrated that the protocol could also reverse inhibitor formation. Gene expression and flow cytometry analyses showed upregulation of immune suppressive cytokines (transforming growth factor β and interleukin 10). Adoptive transfer experiments confirmed an active suppression mechanism and revealed induction of CD4+CD25+ and CD4+CD25− T cells that potently suppressed anti-FVIII formation. In sum, these data support plant cell-based oral tolerance for suppression of inhibitor formation against FVIII.