附着在纳米颗粒上的DNA被发现会导致狼疮症状

自身免疫性疾病很神秘。直到20世纪50年代，科学家们才意识到免疫系统可能会损害自身的器官。即使在今天，大多数自身免疫性疾病的根本原因和内部运作机制仍然知之甚少，这限制了许多此类疾病的治疗选择。

然而，在过去的几年里，研究发现了自身免疫性疾病如何发生的线索。这项研究表明，附着在血液中小颗粒上的DNA可能是许多自身免疫性疾病的罪魁祸首，特别是系统性红斑狼疮，简称狼疮，它主要影响年轻女性，并可能导致肾脏损伤。

然而，由于血液中颗粒和DNA的大小差异很大，测试这些DNA-颗粒组合在多大程度上以及在什么情况下在疾病中发挥作用是极其困难的。

杜克大学的研究人员现已开发出一种方法来系统地测试这些DNA结合颗粒如何与免疫系统相互作用。通过使用特定尺寸的微小颗粒，连接一定长度的DNA链，并将所得复合物暴露于实验室培养皿中的免疫细胞，研究人员表明，对这些疾病有更好的基础了解是可能的。

Yoh家族机械工程和材料科学教授ChristinePayne表示：“我们的方法确定了对这些混合颗粒产生有害反应的细胞途径，并表明与纳米颗粒表面结合的DNA受到保护，不会被酶降解。”。“我们认为这些是极其重要的结果，将成为我们新系统未来研究的基础。”

虽然DNA通常被锁在细胞核内，但当细胞死亡或受到病毒和细菌攻击时，它通常会进入血液。虽然大多数所谓的“无细胞DNA”在被身体分解之前只能持续几分钟，但在某些人和情况下，它可以持续更长时间。在最近的研究中，高水平的游离DNA与狼疮症状的严重程度密切相关，许多医生现在正在测试使用它来监测疾病活动的方法。

无细胞DNA可能主要通过与其他分子形成复合物或将自身附着在天然存在的颗粒上而避免被消除。根据DNA的来源，它的长度可以从几百个碱基对到几千个碱基对不等。它可以附着的颗粒直径范围为100至1000纳米。

杜克大学医学院医学和综合免疫生物学教授DavidPisetsky博士说：“对血液中实际发现的颗粒进行实验很困难，因为它们有多种不同的尺寸和组合。”

“以前的工作重点是使用纳米粒子进行治疗，而在这里，我们正在探索使用分词来理解疾病机制，这对于重要的医学问题可以提供非常丰富的信息。”佩恩与她的实验室成员合作，在自然存在的尺寸范围的两端制造了严格控制的合成颗粒。

然后，他们将大肠杆菌的DNA链(几百个碱基对长或10,000个碱基对长)附着到大大小小的颗粒上。他们将各种合成DNA颗粒复合物与人类巨噬细胞混合在一起，巨噬细胞是一种白细胞，可以包围并杀死微生物、清除死亡细胞并刺激其他免疫细胞的活动。

“我一年多前加入该实验室，一直致力于表征纳米颗粒冠，以了解它们的大小、DNA数量以及DNA的降解方式，”在佩恩实验室工作的三年级本科生迭戈·蒙托亚(DiegoMontoya)说道。该论文的共同作者。“与每个人一起进行这项研究非常有趣，也很荣幸。”

该团队进行的第一个重要观察是，附着在纳米颗粒上的DNA受到保护，免受降解酶的影响，并且较大的纳米颗粒提供了更多的保护。

“我们认为，由于DNA与纳米颗粒表面形成的形状，酶可能无法接近DNA来破坏它，”费萨尔·阿尼斯(FaisalAnees)博士说。佩恩实验室的学生。“但可能还会产生其他影响，所以这是我们现在试图更明确地回答的问题。”

结果表明，巨噬细胞通过产生炎症信号供其他细胞跟随，对所有类型的DNA颗粒复合物做出反应，这是许多自身免疫性疾病的标志。他们还证明，这种反应是通过称为cGAS-STING的特定信号通路产生的。

研究人员强调，综合结果尚未为狼疮或其他自身免疫性疾病的病因提供确凿证据，这些疾病可能多种多样且微妙。

“免疫系统攻击自身的所有方式都非常复杂，难以理解，也难以治疗，”佩恩说。“这种方法为研究人员提供了一种深入研究和查明纯生物系统无法做到的因素的方法。”

“我们现在拥有一个定义明确的模型系统，使我们能够提出有关因果关系与相关性的问题，”皮塞茨基补充道，他已经研究自身免疫性疾病近半个世纪了。“它还为我们提供了探索潜在疗法的新方法。”