亨廷顿病患者血细胞中的启发性发现

随着基因沉默疗法逐步进入临床，一个新问题出现了 – 我们如何知道它们是否有效？我们如何判断人体内的亨廷顿蛋白水平是否降低？来自伦敦和巴塞尔的新研究表明，亨廷顿蛋白可在血液样本中检测到，且其水平在亨廷顿病进程中会发生变化。

测量为什么如此重要？

科学中最基本的理念之一是，在研究某事物之前，我们必须能够对其进行测量。我们如何知道一种药物是否有效？我们会将其给予一组人，再给予另一组非常相似的人服用安慰剂，然后测量两组人的某些症状。如果服用药物的人表现优于服用安慰剂的人，那么这种药物就是有效的。

像 PREDICT-HD、TRACK-HD 等研究已经告诉我们大量关于亨廷顿病进程中人们会发生什么的信息。本质上，我们已准备好选择一系列症状，以便我们可以测量新药是否有效。

但是，在更深层次上 – 科学家会说在分子水平上 – 我们如何知道药物是否按照我们认为的方式发挥作用？在某些情况下，我们实际上可以直接测量药物的作用。

例如，数百万人服用他汀类药物，通过降低血液中的胆固醇水平来预防心脏病。我们可以通过简单地测量血液中的胆固醇水平来判断他汀类药物是否有效，而无需等待心脏病发作。

每位亨廷顿病（HD）患者的 DNA 中都带有相同的突变——在我们称之为 HD 基因的基因一端附近存在一个基因重复序列。细胞利用基因作为蓝图来制造蛋白质——这些蛋白质是执行我们细胞大部分重要工作的机器。因此，HD 基因指示身体如何制造一种我们有些令人困惑地称之为“亨廷顿蛋白”的蛋白质。

目前最令人兴奋的亨廷顿病疗法之一是基因沉默，其目的是降低携带亨廷顿病突变的人大脑中亨廷顿蛋白的水平。因为我们知道每个患有亨廷顿病的人都有相同基因的突变，所以很容易想象这种方法会有效。

但我们如何知道我们设计用来沉默亨廷顿基因的药物是否真的有效？在小鼠和其他生物中，我们可以在动物死亡后取其脑组织样本，用标准实验室技术测量亨廷顿蛋白的水平。

但我们无法从参与基因沉默试验的人身上采集脑组织样本。如果我们能够在易于采集的样本中测量亨廷顿蛋白的水平，比如血液，那就太理想了。

由伦敦大学学院的 Sarah Tabrizi 教授和诺华制药公司的 Andreas Weiss 博士领导的一组科学家着手使用诺华开发的技术来测量 TRACK-HD 研究中志愿者血液中的亨廷顿蛋白。

该团队使用了一种非常灵敏的技术，称为“时间分辨荧光共振能量转移”（Time Resolved Fluorescence Resonance Energy Transfer），简称 TR-FRET。该技术利用一对抗体——抗体是能与另一种特定蛋白质结合的蛋白质——来标记亨廷顿蛋白。

技术细节极其复杂，但基本原理是当你用特定频率的光照射其中一个抗体时，它会导致另一个抗体发出不同频率的光。这种不同频率光的强度告诉我们周围有多少亨廷顿蛋白。这种方法的优点是它非常灵敏，使团队能够从很小体积的生物样本（如血液）中测量亨廷顿蛋白的水平。

Tabrizi 的团队长期以来一直对亨廷顿病中免疫系统的激活感兴趣。他们发表的研究表明，亨廷顿病患者的免疫系统似乎过度活跃。这听起来可能是件好事，但科学家知道免疫系统过度激活可能是有害的 – 甚至可能影响大脑中发生的事情。

基于这种兴趣以及从小样本中测量亨廷顿蛋白的能力，该团队着手测量亨廷顿病患者血液中不同类型细胞中的亨廷顿蛋白含量。由于免疫系统主要由血液中循环的细胞组成，他们认为在那里测量亨廷顿蛋白水平可能有用。

他们的发现既有趣又有点令人困惑。在不同类型的免疫细胞中，他们发现随着亨廷顿病的进展，亨廷顿蛋白的总体水平保持不变。这是对他们技术的有用验证，表明他们可以准确测量小血液样本中细胞的亨廷顿蛋白水平。

然后，团队在测量中使用了不同的抗体，使其只识别突变形式的亨廷顿蛋白。请记住，绝大多数亨廷顿病患者（以及本研究中的所有参与者）都有两种类型的亨廷顿蛋白 – 正常的和突变的。

当他们仅测量突变形式的亨廷顿蛋白时，团队观察到在症状表现时间较长的人中信号增强。因此，看起来亨廷顿病更晚期的人在血液中的免疫细胞里有更多的突变亨廷顿蛋白。这个发现有点令人惊讶，但我们是否应该关心理解正在发生的事情？

这就是观察性研究的力量所在。因为团队一直在检查提供这些血液样本的志愿者，他们能够寻找血液中发生的情况与人们亨廷顿病症状表现之间的相关性。

他们发现，血液中免疫细胞的突变亨廷顿蛋白水平较高与较重的症状负担明显相关，并且与大脑萎缩加剧有关。因此，无论是什么导致血细胞中突变亨廷顿蛋白水平升高，这都值得理解，并且可能告诉我们一些重要的信息。

后续实验表明，在亨廷顿病患者的血细胞中实际积累的可能是较大的亨廷顿蛋白的短片段。多个实验室的先前研究表明，亨廷顿蛋白被切割成小片段，这些小片段可能对细胞特别有毒。

这项工作在科学上很有趣，因为它表明亨廷顿病患者血液中的免疫细胞可能存在亨廷顿蛋白的积累和片段化。仍然存在一些谜团 – 正常的亨廷顿蛋白在这些免疫细胞中做什么？突变亨廷顿蛋白的积累是否与亨廷顿病患者免疫系统活性增加有关？

就即时效益而言，这项研究表明从很小的样本中测量正常和突变亨廷顿蛋白水平是可行的，这是一项重要的技术进步，将在亨廷顿病研究中有多种用途。此外，这种技术可用于追踪血液中突变亨廷顿蛋白的水平，这可能为设计药物试验的科学家提供有用的工具 – 特别是那些专注于基因沉默的试验。

一个需要进一步研究的非常令人兴奋的可能性是，血液中突变亨廷顿蛋白的水平是否反映了大脑中突变亨廷顿蛋白的水平 – 本质上，这是否为我们提供了一个观察大脑中发生的事情的窗口？如果是这样，那么这可能是一个非常有用的指标，用来判断旨在降低大脑中突变亨廷顿蛋白水平的治疗是否真的有效。