科學家們發現身體的微反應器具有先天免疫力

UT西南大學的研究人員報告稱，DNA感測酶可形成微小生物反應器的液滴，從而產生刺激先天免疫的分子 - 這是人體對感染的首次反應。今天在「 科學 」雜誌上報道的這項研究可能會為感染，自身免疫性疾病和癌症帶來新的治療方法。

這三種疾病的標誌是DNA的存在 - 無論是外來的還是自身的 - 在細胞的凝膠樣內部被稱為細胞質，Zhijian博士「James」Chen，UT西南分子生物學教授，霍華德休斯醫學研究所研究員，該研究的高級作者。該研究的第一作者是研究生Mingjian Du。

2012年，Chen博士的實驗室發現了環狀GMP-AMP合成酶（cGAS），它作為細胞報警系統中的感測器，用於先天免疫。身體有兩種免疫系統。第一種是先天性或先天性免疫系統，可以保護身體免受它首次遇到的威脅。第二種是適應性免疫系統，它可以部署專門的免疫細胞來根除病原體。

先天免疫感測器cGAS在遇到DNA時會發出警報 - 無論是來自病原體還是來自身體自身細胞的自身免疫細胞 - 在遺傳物質不應該存在的細胞區域。陳博士還發現了小分子cGAMP，它是由酶cGAS產生的，並作為觸發先天免疫反應的第二信使。

目前的研究發現，當cGAS遇到致病性DNA時，它會與DNA結合形成液滴大小的微反應器，儘管沒有膜，它們仍能保持在一起。該研究確定了將液滴固定在一起作為液相分離的機理，這類似於一瓶沙拉醬搖動後油從醋中分離出來的方式。

「這些液滴充當了微反應器，加速了小分子cGAMP的反應，從而激活免疫系統，」陳博士說。

「通過對該途徑的詳細了解，可以開發和設計各種用於治療癌症和其他疾病的藥物，」炎症研究中心主任，遺傳學中心成員陳博士說。擁有George L. MacGregor生物醫學科學傑出主席的Host Defense。「現在有幾家公司正在研究潛在的治療方法。對於自身免疫性疾病，如狼瘡 - 其中cGAS因細胞內部的自身DNA異常啟動 - 目標是找到cGAS抑製劑。感染後，它會很好提高身體的免疫防禦能力。也有希望找到刺激cGAS途徑的藥物來增強癌症免疫療法的效果。「

在這項研究中，Du和Chen在cGAS系統中發現了閾值效應。在試管研究中，他們發現雖然DNA和cGAS都需要開始形成無膜液滴，但是微量的DNA或酶都不能發出警報。

當DNA和cGAS的水平達到閾值時，液滴形成並且通路開始進入。該閾值響應允許cGAS耐受低水平的自身DNA，這些自身DNA可能與細胞內的酶接觸，但當DNA達到閾值水平時會引發嚴格的反應，例如在病毒感染的情況下，他說。

這種機制確保免疫系統可以對抗感染而不會在健康個體中引起自身免疫反應。然而，陳博士補充說，在一些個體中，自身DNA水平升高與細胞內的cGAS接觸，可能會發生自身免疫性疾病。

「我們之前研究過一種自身免疫性疾病的小鼠模型。在我們可以去除50％cGAS酶的實驗中，我們發現這樣做完全治癒了小鼠的疾病。以前，這個發現很難解釋。現在，這個cGAS-DNA相分離閾值效應的新模型解釋了這一發現，「陳博士說。

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