突破|科学家利用电镜揭示过敏反应分子触发机理：过敏药福音

仪器信息网讯 近日，医学行业，“过敏”子行业优秀级期刊《ALLERGY》刊登了一篇关于利用电镜技术揭示过敏反应分子触发机理的成果：“Structure of intact IgE and the mechanism of ligelizumab revealed by electron microscopy”。

来自丹麦和德国的国际研究小组通过电镜技术已经能够描述IgE型抗体的整体结构，IgE是过敏性疾病的关键分子。这是一项科学突破，为深入了解过敏反应的基本机制提供了重要的见解，并可能为更有效的过敏药开发铺平道路。

抗体是人体免疫系统中最基本和最通用的分子。存在于人类体内的不同类型的抗体具有共同的特征，包括与潜在的有害抗原结合，以及诱导免疫系统作出正确应答的能力。免疫生物学的公认原则之一，便是抗体具有灵活性、柔韧性，以使其功效最大化。

第一个三维结构的IgE抗体触发过敏反应。左边是用电子显微镜得到的实验数据，结合这些数据可以得到IgE自身的三维结构。右边是实验数据和连接到药物候选Ligelizumab片段上的IgE的三维结构。（资料来源:Rasmus K Jensen）

来自丹麦奥尔胡斯和德国马尔堡的研究团队使用电子显微镜和小角x射线散射进行分析。奥尔胡斯大学的科学家Michaela Miehe和Postdoc Rasmus K Jensen在过去两年中密切合作，取得了这些成果。基于这项工作，研究小组现在可以描述IgE的三维结构。他们得到的结果让相关的科学家感到非常惊讶。

完整IgE HMM5的结构图

（红色和灰色代表利用电子显微镜和小角x射线散射的解析结果）

“这是第一次，我们可以证明IgE抗体是独特的，违反了抗体灵活性/韧性的教条。我在电子显微镜方面的工作直接证明了IgE是一种高度刚性的分子，具有明确的过敏原结合分子结构，这与我们所知道的其他抗体同型的行为是不同的。”博士后Rasmus K Jensen解释道。

研究人员还分析了目前在临床试验中测试的治疗性抗体对IgE分子结构和功能的影响。这种治疗性抗体与IgE属于不同的类型，可以与IgE结合，防止过敏反应。

“我们的新结果描述了IgE被这种抗IgE抗体中和后的结构变化。这也让我们更好地理解IgE是如何识别过敏原的，以及如何识别我们体内免疫细胞表面的两个IgE受体。”副教授Edzard Spillner解释道。

抗体的功能已修改

一般来说，过敏者接触外部过敏原时会产生大量针对外部过敏原的IgE分子。这些IgE抗体在血液中循环，并被加载到免疫系统的效应细胞上。一旦接触到过敏原，这些装备有IgE的武装细胞就会被触发，释放大量的介质和组胺，从而在体内引起即时的过敏反应。

“我们现在意识到，与其他研究人员几十年来一起研究IgE片段所得到的图像相比，我们通过完整IgE所得到的新结果是不同的。最令人满意的是，我们可以看到抗IgE抗体如何改变IgE结构，包括抗原结合臂，”Gregers Rom Andersen教授解释说。

研究人员在实验室用不同的重组IgE分子进行了实验。这些IgE分子特别识别一种屋尘螨过敏原和过敏原上发现的糖基。然而，该方法可以转移到几乎所有类型的IgE分子上。

希望有更好的过敏药

过敏性疾病影响着全世界超过10亿人的生活，预计到2050年，其患病率将达到40亿。随着环境和生活方式的改变，过敏性疾病的患病率和社会经济影响在城市化地区和全球化世界中尤其显著。除了个别病人的痛苦外，过敏性疾病还为卫生保健系统带来很高的成本。目前的治疗不能控制所有类型的过敏，但研究人员现在希望他们的科学结果将为开发新的过敏药物铺平道路。

“我们现在对IgE分子有了更深入的了解，我们想要控制IgE分子，以及它在治疗过敏药物中的作用。这也使我们能够设想未来开发药物的新策略，”Edzard Spillner说。

虽然获得的知识最终使个别患者受益，但该团队正在进行的研究还将进一步拓宽领域。

“IgE的非凡特征使其成为与过敏性免疫反应内外的分子结合进行更详细研究的绝佳对象。”Gregers Rom Andersen说。

论文链接：Rasmus K Jensen et al, Structure of intact IgE and the mechanism of ligelizumab revealed by electron microscopy, Allergy (2020).DOI: 10.1111/all.14222