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《自然·方法学》:新方法探测朊病毒

2007.8.01

朊病毒是大脑中一种传染性蛋白质病毒,能导致牛出现疯牛病、羊患上痒病、人患上克雅氏病。在7月的《自然·方法学》杂志网络版上,美国健康研究院慢性病毒疾病实验室的研究人员发明了一种非常敏锐而快速探测传染性朊病毒蛋白质的新方法。

为了设计出有效的朊病毒探测方法,研究人员利用了这样一个事实,即朊病毒能将某种正常折叠的蛋白质转变成具有传染性的聚合体,这种聚合体是很容易被探测的。如果一个样品含有朊病毒,那么它将诱发蛋白质在健康的组织基底中聚合,通过这种聚合体的测量就可以探测出朊病毒的存在。这种技术的弱点是不敏感、要花费数周的时间,而且很难获取整个脑组织。

该文章的通讯作者 Byron Caughey 和同事对这项技术进行了改进,他们用重组蛋白质代替大脑组织作为聚合反应的基底。在2~3天的时间里,只采集一点点体液,他们就能鉴别出被朊病毒感染大颊鼠的和健康的大颊鼠。

这种更快的播种聚合方法rPrP-PMCA不仅有助于研究人员开发出新的诊断陈列,而且还有助于他们研究朊病毒蛋白质聚合体,筛选出阻止这一过程的抑制剂。

该技术使用了重组的大颊鼠PrP-sen(蛋白酶敏感朊病毒蛋白,protease-sensitive prion protein)。与大脑衍生的PrP-sen不同,这种蛋白很容易浓缩、突变和进行合成标记。这种方法能够鉴别被羊痒病感染的和未感染的大颊鼠。除了有助于研究人员了解PrPsc形成的机制和结构基础研究,并且可能有助于开放迅速的、超灵敏的朊病毒分析和诊断检测方法。

“朊病毒”最早是由美国加州大学Prusiner等提出的,在此之前,它曾经有许多不同的名称,如非寻常病毒、慢病毒、传染性大脑样变等,多年来的大量实验研究表明,它是一组至今不能查到任何核酸,对各种理化作用具有很强抵抗力,传染性极强,分子量在2.7万~3万的蛋白质颗粒,它是能在人和动物中引起可传染性脑病(TSE)的一个特殊的病因。

朊病毒已经超出了经典病毒学的生物学概念,研究表明,蛋白质在特定条件下发生突变或构型上的变化,由良性变为恶性,即变为具有传染性的蛋白质颗粒,这一观点向传统观点提出了强有力的挑战。由朊病毒引起的疾病近年来不断被发现并相继被确认,不论在人群中还是在动物群中的发病率在全球范围内呈上升趋势,因而对朊病毒的研究不仅有重大的理论意义,同时还有迫切的现实意义。

有关朊病毒的研究在过去的诺贝尔奖百年中曾分别于1976年和1997年两次获得诺贝尔生理学和医学奖。20世纪50年代初,居住在大洋洲巴布亚新几内亚高原的一个叫Fore的部落还处在原始社会,他们一直沿袭着一种宗教性食尸习惯,若干年后(一般5~30年)食尸者中不少人会出现震颤病最终发展成失语直至完全不能运动,不出一年被染者全部死亡。这种现代医学所说的震颤病,当地土语称之为“Kuru”。Fore部落原有160个村落、35000人,疾病流行期间80%的人皆患此病,整个民族陷入危亡。50年代后期,在世界卫生组织和澳大利亚政府的干预下禁止了这种人吃人的陋习,发病率逐渐下降。

 美国国立卫生研究院的Gajdusek和Gibbs与澳大利亚Zigas等人合作共同研究这种震颤性疾病,并通过一系列的实验证实震颤病与羊搔痒症、人早老性痴呆属于同一病原感染,Gajdusek由此获得1976年诺贝尔生理学和医学奖。之后,各国科学家在震颤病方面又做了大量的研究工作,发现震颤病是一种神经系统慢性退化性疾病,其病理变化与动物的海绵状脑病很相似,并成功地构建了动物模型。美国加州大学神经病学专家StanleyB·Prusiner等提出,朊病毒是一种传染性蛋白质颗粒,不含有核酸,可自身复制,Prusiner凭借对朊病毒的研究获得1997年诺贝尔生理学和医学奖。

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