在人类汗液中发现的一种蛋白质可以预防莱姆病

莱姆病是一种由蜱虫传播的细菌感染，每年影响美国近五十万人。在大多数情况下，抗生素可有效清除感染，但对于某些患者，症状会持续数月或数年。

麻省理工学院和赫尔辛基大学的研究人员现在发现，人类的汗液中含有一种可以预防莱姆病的蛋白质。他们还发现，在全基因组关联研究中，大约三分之一的人口携带这种蛋白质的遗传变异，这种变异与莱姆病有关。

目前尚不清楚这种蛋白质是如何抑制导致莱姆病的细菌生长的，但研究人员希望利用这种蛋白质的保护能力来制造有助于预防这种疾病的护肤霜，或治疗对抗生素没有反应的感染。

“这种蛋白质可能会对莱姆病提供一些保护，我们认为这里对基于这种蛋白质的预防和可能的治疗有真正的意义，”麻省理工学院生物工程系的首席研究科学家Michal Caspi Tal说，他是这项新研究的资深作者之一。

赫尔辛基大学分子医学研究所高级研究员、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所研究员汉娜·奥利拉（Hanna Ollila）也是该论文的资深作者，该论文今天发表在 《自然通讯》上。该论文的主要作者是赫尔辛基大学分子医学研究所的博士后Satu Strausz。

一个令人惊讶的联系

莱姆病最常由 一种叫做伯氏疏螺旋体的细菌引起。在美国，这种细菌通过老鼠、鹿和其他动物携带的蜱传播。症状包括发烧、头痛、疲劳和独特的牛眼皮疹。

大多数患者接受多西环素治疗，这是一种通常可以清除感染的抗生素。然而，在一些患者中，疲劳、记忆问题、睡眠中断和身体疼痛等症状可能会持续数月或数年。

Tal和Ollila是斯坦福大学的博士后，几年前开始了这项研究，希望找到莱姆病易感性的遗传标记。为此，他们决定在芬兰数据集上进行一项全基因组关联研究（GWAS），该数据集包含410,000人的基因组序列，以及他们病史的详细信息。

该数据集包括大约7,000名被诊断出患有莱姆病的人，使研究人员能够寻找在患有莱姆病的人中更常见的遗传变异，而不是那些没有被诊断出患有莱姆病的人。

这项分析揭示了三个命中，其中两个在以前与莱姆病有关的免疫分子中发现。然而，他们的第三次命中完全出乎意料——一种叫做SCGB1D2的分泌红蛋白。

分泌蛋白是在肺部和其他器官的组织中发现的一类蛋白质，它们在对感染的免疫反应中发挥作用。研究人员发现，这种特殊的分泌蛋白主要由汗腺中的细胞产生。

为了找出这种蛋白质如何影响莱姆病，研究人员创造了正常和突变的SCGB1D2，并将它们暴露于实验室中生长的 伯氏疏螺旋 体。他们发现，正常版本的蛋白质显着抑制 了伯氏疏螺旋体的生长。然而，当他们将细菌暴露于突变版本时，需要两倍的蛋白质来抑制细菌生长。

然后，研究人员将细菌暴露于正常或突变的SCGB1D2变体中，并将它们注射到小鼠体内。注射了暴露于突变蛋白的细菌的小鼠感染了莱姆病，但注射了暴露于正常版本SCGB1D2细菌的小鼠则没有。

“在论文中，我们发现它们直到第10天都保持健康，但我们跟踪了小鼠一个多月，它们从未被感染。这不是延迟，这是一个句号。这真的很令人兴奋，“塔尔说。

预防感染

在麻省理工学院和赫尔辛基大学的研究人员在预印本服务器上发布他们的初步发现后，爱沙尼亚的研究人员使用爱沙尼亚生物银行的数据复制了全基因组关联研究的结果。这些数据来自大约210,000人，其中包括18,000名莱姆病患者，后来被添加到最终的 Nature Communications 研究中。

研究人员还不确定SCGB1D2如何抑制细菌生长，或者为什么这种变体效果较差。然而，他们确实发现该变体导致从氨基酸脯氨酸到亮氨酸的转变，这可能会干扰正常版本中发现的螺旋的形成。

他们现在计划研究将这种蛋白质应用于不自然产生SCGB1D2的小鼠皮肤是否可以防止它们被 伯氏疏螺旋体感染。他们还计划探索这种蛋白质作为治疗抗生素无反应的感染的潜力。

“我们有对90%的人有效的奇妙抗生素，但在我们了解莱姆病的40年里，我们并没有放弃这一点，”塔尔说。“百分之十的人在服用抗生素后没有康复，而且没有治疗方法。

“这一发现首先为预防莱姆病的全新方法打开了大门，看看它是否也可用于预防其他类型的皮肤感染，这将是一件有趣的事情，”德雷克塞尔大学生物医学工程学院生物医学创新教授Kara Spiller说，他没有参与这项研究。

研究人员指出，拥有保护性SCGB1D2的人仍然可能患上莱姆病，他们不应该认为自己不会。可能起作用的一个因素是，当他们被携带 伯氏疏螺旋体的蜱虫叮咬时，这个人是否碰巧出汗。

SCGB1D2只是人体产生的11种分泌球蛋白之一，Tal还计划研究其他一些分泌球蛋白可能在体内发挥作用，特别是在肺部，其中许多分泌球蛋白被发现。

“我最兴奋的是，分泌蛋白可能是一类我们没有想到的抗菌蛋白。作为免疫学家，我们不停地谈论免疫球蛋白，但在我们的GWAS研究中出现之前，我从未听说过分泌球蛋白。这就是为什么它现在对我来说如此有趣。我想知道他们都在做什么，“她说。

该研究部分由Emily和Malcolm Fairbairn，仪器科学基金会，芬兰科学院，芬兰医学基金会，Younger家庭和湾区莱姆基金会资助。