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維生素B12在造血和髓鞘形成中的關鍵作用，其缺乏可能導致的神經功能障礙，包括失調和認知能力下降。然而，維生素B12缺乏的診斷依賴于血液中的測量，這可能無法準確反映大腦中的濃度。為了解決這一問題，來自UCSF的John V. Pluvinage等人領導的研究團隊在Science Translational Medicine上發表了他們的研究成果，通過使用可編程噬菌體展示和Beacon單細胞光導等先進技術，識別了一種新的自身抗體，這種抗體靶向轉鈷胺素受體（CD320），并發現它能夠干擾B12在體外的細胞攝取。此外，他們還通過全基因組CRISPR篩選發現了低密度脂蛋白受體（LDLR）作為B12在造血細胞中的替代攝取途徑，為理解和治療相關的自身免疫性和神經退行性疾病提供了新的見解。
研究亮點
?新病癥的發現與診斷：研究揭示了自身免疫性維生素B12中樞神經系統缺乏癥（ABCD），并發現anti-CD320自身抗體作為診斷這一病癥的潛在標志物，這可能改變傳統的維生素B12缺乏診斷方法。
?Beacon®技術在自身抗體發現中的應用：利用Beacon®單細胞光導系統，研究者從患者血液中成功鑒定并分離出針對CD320的單克隆自身抗體，這一技術的應用為發現和研究自身免疫性疾病中的特定自身抗體提供了新的途徑。
?治療方法的探索：研究提出了針對ABCD的治療策略，包括免疫抑制治療和高劑量維生素B12補充，這為治療相關的神經系統疾病提供了新的視角和潛在的臨床干預手段。
?維生素B12轉運機制的深入理解：通過全基因組CRISPRi篩選，研究揭示了LDLR作為造血細胞中維生素B12的替代攝取途徑，增進了對維生素B12在不同組織中轉運機制的理解，并可能對相關疾病的治療產生影響。
主要研究結果
PhIP-seq發現患者體內
轉鈷胺素受體（CD320）自身抗體
研究團隊通過可編程噬菌體展示技術（PhIP-seq）在一個患有進行性神經系統癥狀的患者的腦脊液中發現存在一種新的自身抗體。這種自身抗體靶向的是轉鈷胺素受體（CD320），CD320這是一種在細胞攝取維生素B12中發揮關鍵作用的受體。研究人員發現，這種anti-CD320自身抗體能夠通過消耗細胞表面的CD320受體，損害細胞對全轉鈷胺素的攝取，這一過程在體外實驗中得到了證實。即使患者血清中的維生素B12水平正常，其腦脊液中的B12水平卻異常低。高劑量的維生素B12補充治療能夠提高患者腦脊液中的B12水平，并帶來臨床癥狀的改善。
這些發現揭示了一種新的自身免疫機制，即通過anti-CD320自身抗體干擾維生素B12在中樞神經系統的運輸，可能導致特定的神經功能缺損。
圖1.發現并驗證功能性轉鈷胺素受體自身抗體
利用Beacon®從患者PBMC中鑒定出
單克隆自身抗體序列
研究者利用Beacon®單細胞光導系統從患者的外周血單個核細胞（PBMCs）中分離并鑒定出了分泌anti-CD320的單克隆B細胞。具體來說，研究者使用Beacon®分析了數萬個單個B細胞，以尋找針對CD320的特異性抗體分泌細胞。通過熒光標記的CD320肽四聚體，研究者能夠識別并特定的B細胞克隆。在分離得到的五個抗體分泌B細胞中攜帶有相同的B細胞受體可變序列，表明它們通過克隆擴增而來。
通過這種方法，研究者不僅成功地識別和測序了這些特定的B細胞，而且還能夠表達出患者來源的anti-CD320單克隆抗體，在細胞基礎上確認了這種單克隆抗體能夠與全長CD320結合，并且能夠通過BLI技術檢測到其與CD320肽的結合，并在體外模型中驗證了這些抗體對B12運輸的抑制作用。這些發現為理解某些神經癥狀與維生素B12運輸障礙之間的聯系提供了新的視角，并可能有助于開發針對這類自身免疫性疾病的新療法。
圖2. 從患者體內分離出單克隆自身抗體
全基因組CRISPRi發現B12攝取的替代途徑
研究究者通過全基因組CRISPR干擾（CRISPRi）篩選，探索了在存在抗-CD320自身抗體的情況下，血液細胞如何補償系統性的CD320功能損害，并維持維生素B12的攝取。利用K562細胞系，研究者篩選了大約200,000個針對所有編碼基因的sgRNAs，發現低密度脂蛋白受體（LDLR）是除了CD320之外的另一個重要的B12攝取受體。當CD320功能受損時，LDLR能夠在血液細胞中提供一條替代的B12攝取途徑。這一發現不僅揭示了維生素B12在不同細胞類型中的攝取機制，還可能為治療因CD320自身抗體引起的中樞神經系統B12缺乏提供新的策略。
圖3. LDLR是B12攝取的替代途徑
總結
這篇文章通過創新性地應用Beacon®單細胞光導技術成功鑒定了抗轉鈷胺素受體（CD320）自身抗體，并揭示了這些自身抗體在干擾維生素B12進入中樞神經系統中的關鍵作用，為自身免疫性維生素B12中樞神經系統缺乏癥（ABCD）的診斷和治療提供了新的生物標志物和治療靶點。此外，全基因組CRISPR篩選技術的應用發現了LDLR作為B12的替代攝取途徑，這不僅增進了我們對維生素B12在不同細胞中攝取機制的理解，也為相關神經退行性疾病的精準治療提供了新的策略和科學依據。
