ACS Cent. Sci.|基于含糖聚氨基酸的Siglec-9顺式激动剂能够抑制COVID-19引起的中性粒细胞激活

大家好，今天给大家分享一篇最近发表在ACS Central Science上的研究，题为：Synthetic Siglec‑9 Agonists Inhibit Neutrophil Activation Associated with COVID-19，文章的通讯作者是斯坦福大学的Carolyn R. Bertozzi教授。

图1. 本文的研究示意图

新型冠状肺炎（COVID-19）已经给人类的生活造成了极大的影响，研究COVID-19的致病机理以及治疗方法对世界稳定发展具有重要的意义。人们在许多重症患者中都观察到了高炎症反应（hyperinflammatory immune response），此类炎症反应会导致一系列致死性的并发症。虽然人们目前仍然没有鉴定出导致炎症的具体因素，但是大量证据表明中性粒细胞（neutrophil）的过度激活是导致炎症反应的重要原因。人们发现新冠肺炎患者的中性粒细胞能够发生一种死亡过程（NETosis）,释放出中性粒胞外陷阱（neutrophil extracellular trap，NET）——一种由基因组DNA以及胞内蛋白组成的复合结构，诱导炎症的产生，研究者在患者的肺部以及循环系统中都观察到了NET的存在。然而目前COVID-19诱导产生NETosis的原因仍然存在争论，抑制中性粒细胞介导的免疫反应则有望为新冠肺炎的治疗产生积极作用。

图2. 顺式激活示意图以及本文中所使用的聚氨基酸的结构

此前的转录组分析表明，许多重症患者的中性粒细胞Siglec-9受体的表达都发生了上调。该受体能够识别含有唾液酸的底物，其激活能够产生免疫抑制信号，并且能够诱导中性粒细胞的凋亡通路，避免了NET的产生。作者设想可以通过Siglec-9的激活抑制中性粒细胞介导的炎症反应，然而目前并没有合适的激动剂用于此类研究。作者此前发展了一种含糖聚氨基酸pS9L用于Siglec-9的顺式激活（见推送：PNAS|通过含糖聚氨基酸实现Siglec的“顺式”激活），在本文中他们利用这种激活剂展开了进一步的研究。

图3. R848能够诱导NETosis的产生（荧光为发生NETosis的细胞），pS9L能够抑制该反应

作者首先尝试在体外建立NETosis模型。有研究表明TLR-7以及TLR-8的激活能够诱导NETosis的产生，他们选取了TLR-7/8的激动剂R848进行了尝试。结果显示，R848成功地在体外诱导了正常的中性粒细胞发生NETosis，他们进一步通过磷酸化组学以及Western Blot等手段验证了这一过程。

接下来，作者在体外模型中对pS9L的功能进行了验证。使用pS9L以及R848对中性粒细胞进行共处理能够显著抑制NETosis（图3），而对照组聚合物则没有明显的抑制作用。他们对NETosis过程中的关键信号分子进行了检测与分析，进一步验证了结果的可信性。为了验证该抑制效果的特异性，作者通过siRNA对SIGLEC9以及PTPN6（编码SHP-1,也是NETosis过程中的关键基因）进行了基因沉默，结果显示沉默后pS9L的抑制效果有了明显的下降，说明该抑制效果是通过Siglec-9与SHP-1进行的。

图4. pS9L能够抑制COVID-19病人血清诱导的NETosis，a, b) 健康以及COVID-19患者血浆中的中性粒细胞SIGLEC9与PADI4的表达水平，c) pS9L能够抑制COVID-19病人血浆诱导的NETosis

有研究显示，患有COVID-19病人的血浆能够诱导NETosis，对病人血浆中中性粒细胞的转录组分析发现，其SIGLEC9与PADI4基因都有明显的上调。作者发现，pS9L能够显著抑制病人血清诱导的NETosis（图4c）,进一步验证了本文的结论。

总结来说，作者发现可以通过Siglec-9激动剂抑制COVID-19诱导产生的炎症信号，有望用对新冠肺炎肺炎的治疗产生积极的作用。虽然本文所用的含糖聚氨基酸在合成上极具挑战，但是本文的结果为COVID-19治疗提供了新的思路。希望在科学家们不懈的努力下，人们的生活能够早日恢复正常！

作者：Roy Wu    审校：ZRC

DOI: 10.1021/acscentsci.0c01669

Link: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.0c01669