2019年6月28日 星期五

第一型糖尿病患的新型免疫細胞

對免疫系統稍有了解的,大概都知道免疫 T 細胞(T cells)和 B 細胞(B cells),兩者的產地不同。T 細胞由胸腺(thymus)生產,又分為兩種,殺手 T 細胞(CTLs; cytotoxic T cells)和 helper T cells),主要是用來殺死外來物,例如病毒和細菌。B 細胞則是產於骨髓(bone marrow)和淋巴結(lymph nodes),功能是記住外來物的樣子,然後在相同外來物再度入侵時,可以生產抗體抵禦。

不過最近研究發現,第一型糖尿病患(Type I diabetes, T1D)有種特別的免疫細胞,是 B cell 和 T cell 的混合體,同時表現 TCR (T-cell receptors)和 BCR (B-cell receptors),例如大多數的 DE cells 會表現 IgD 和 IgM [註 1]。另外,他們也同時表現 B cell 和 T cell 獨有的基因,目前暫稱為 dual expresser (DE) cells。普通的健康個體也有 DE cells,但是 T1D 患者比較多。除此之外,他們的 BCR CDR3 帶有一段特別的 amino acid sequence,只有第一型糖尿病患者的 BCR 才有,健康個體的沒有。第一型糖尿病主要是因為 T cells 跑去殺死製造胰島素(insulin)的胰臟 β cells,使其無法生產胰島素。目前認為 T 細胞會殺死 β cells 是因為胰島素的一個氨基酸片段 B:9-23 (SHLVEALYLVCGERG) 被 HLA (human leukocyte antigen)呈現給惹 T cells [註 2],使它誤以為胰島素是入侵者需要被消滅,而表現胰島素的 HLA 則是 HLA-DQ8,一種大量出現在第一型糖尿病患裡的 HLA。B:9-23 片段對普通的 HLA-DQ8 的 affinity 是很低的,但是 T1D 患者的 DQ8 binding pocket 裡和胰島素接觸的兩個氨基酸(A14, R22)如果突變為 A14E 和 R22E 的話,affinity 會增加百倍以上。

註 1:BCR 簡單來說就是黏在 B cells 表面的抗體,所以也同樣有三個辨識抗原的 CDRs (complementarity-determining regions)。抗體有五種 -- IgA, IgD, IgE, IgG & IgM,BCRs 則主要為 IgD 和 IgM。

註 2:HLA 屬於 Class II MHC (MHCII),表現在 APC (antigen-presenting cells) 表面,有個 binding pocket 會結合抗原(antigen),然後把它呈現給 T cells,告訴 T cells 這是入侵物,快去殺死它。



作者們認為第一型糖尿病的 T 細胞會攻擊 β cells 是因為這段特別的氨基酸片段 DE peptide 可能會和 HLA-DQ8 結合,進而引發 T cells 的攻擊,他們用電腦模擬的結果發現 DE peptide 和 HLA-DQ8 的結合力非常強,比胰島素的片段還大到上萬倍,因此很可能引發強大的 T 細胞反應。而實際實驗結果也顯示 DE peptide 的確會和 HLA-DQ8 結合,並且會刺激第一型糖尿病患的 T helper cells 產生免疫反應,指示 CTLs 去攻擊胰臟的 β cells。不過,雖然目前看來第一型糖尿病患的 DE peptide 是引發 CTLs 去攻擊生產胰島素的 β cells 的原因,但是胰島素在這中間扮演了什麼角色呢?如果 HLA-DQ8 結合的目標物是 DE peptide,為什麼 CTLs 攻擊的會是 β cells 呢?目前原因還不清楚,需要更多的研究。



Article:

The Scientist / Novel Type of Immune Cell Discovered in Type 1 Diabetes Patients


Paper:

R Ahmed et al, A Public BCR Present in a Unique Dual-Receptor-Expressing Lymphocyte from Type 1 Diabetes Patients Encodes a Potent T Cell Autoantigen. Cell (2019)


Book: B Cells and Antibodies, Molecular Biology of the Cell (4th ed.)










哪個國家最誠實?

Science 前兩天刊了一個有趣的研究,是大規模的行為試驗:到底哪個國家的公民最誠實?

這個研究是在四十個國家的共 355 個主要城市裡的公家或私人機構丟包超過 17000 個(長得像透明片夾 business cards,因為要讓人可以不用打開就看到裡面有什麼的)錢包。丟包的地點包括有銀行、電影院、博物館、郵局和飯店等等,丟包的方式是研究人員走去櫃檯說,「不好意思,我剛剛撿到這個錢包,但是我趕時間,你能不能幫忙把錢包物歸原主?」然後看有多少人會跟失主聯絡。另外,錢包有兩種,一種是裡面只有聯絡方式但是沒錢的,另一種是裡面有 USD$13.45,他們想知道哪個國家的公民回報率最高,哪種錢包比較多人回報,有錢的還是沒錢的。


Figure / Cohn et al, Science (2019)

結果呢,撿到錢包後會回報的比例,四十個國家中,瑞士最高,加拿大中間(比美國高,意外嘛?XD),中國最後(不意外?),比中國好兩三名的是摩洛哥、肯亞、秘魯和馬來西亞。回報的時間則是瑞士人第一天就聯絡失主惹,美國和英國平均三個禮拜後才回報失主,中國則是四十天後。另外,有趣的是有裝錢的錢包的回報率比沒錢的高。

btw, 日本竟然沒在實驗國家裡,不知道它和瑞士比哪個比較誠實。😆

(其實我覺得這個研究的實驗方式比較像是測試服務態度和做事效率,因為有的人可能會覺得 "That's not my job",聯絡失主不在他的工作範圍內,有錢的回報率比較高是因為覺得失主會很著急,沒錢的話就覺得無所謂而懶得聯絡,反正也不是他的職責,做了也不會加薪。)


Paper:

A Cohn et al, Civic honesty around the globe. Science (2019)










2019年6月14日 星期五

鬧血荒怎麼辦?把血液全部變成 O 型血!

血型的不同在於它們表面帶有不同的抗原(antigen)和抗體,血型 A 型的紅血球表面帶有 Type A antigen 和抗體 anti-B,B 型的人帶有 Type B antigen 和抗體 anti-A,AB 型的則帶有 A, B 兩種抗原但是不帶有抗體,O 型的人則不帶有抗原,但是帶有 anti-A 和 anti-B 兩種抗體。


Figure / Blood Groups and Red Cell Antigens - Chapter 5 The ABO blood group

抗原和其對應的抗體相結合,例如抗原 Type A antigen 和抗體 anti-A 結合的話就會引發免疫反應造成溶血(hemolysis),所以不同血型的人不能互相輸血,但是 AB 型的人可以接受所有人的血,因為他不帶有抗體,而 O 型可以捐血給所有人,因為它不帶有 A, B antigens 。

如果血庫缺少某種血或需要某種血怎麼辦?要是可以把所有的血全部變成 O 型血就好了,這樣不管需要哪種血都可以輸 O 型血。

UBC 的研究團隊在人體的腸道菌裡發現兩種酵素,可以把紅血球上的 Type A antigen 移除使它變成 O 型。紅血球表面的抗原,其實就是不同的醣連結 (carbohydrate chains),A 型的比 O 型的多帶了個 GalNAc (N-acetylgalactosamine),B 型的則是多帶惹 galactose。他們掃了上萬個腸道菌基因,發現腸道菌 Flavonifractor plautii 的兩個酵素 N-acetylgalactosamine deacetylase (GalNAc deacetylase) 和 α-galactosidases (GalNase),這兩個酵素合作的話,可以有效去除紅血球上的 Type A antigen,也就是把某部分的醣切掉,使它變成成 O 型紅血球上較短的醣連結。同理,也可以把 B 型紅血球表面的抗原去除,使它變成 O 型。


Figure / Blood Types and Carbohydrate Chemistry

UBC 團隊目前只試惹 A 型血,因為它比較普遍。不過,真的要用於輸血之前,要先有確認所有的 A 型紅血球都有被轉換成 O 型才行。


Article:

Science News / Type A blood converted to universal donor blood with help from bacterial enzymes (June 2019)


Paper:

P Rahfeld et al, An enzymatic pathway in the human gut microbiome that converts A to universal O type blood. Nature Microbiology (2019)