维生素B12在造血和髓鞘形成中的关键作用，其缺乏可能导致的神经功能障碍，包括失调和认知能力下降。然而，维生素B12缺乏的诊断依赖于血液中的测量，这可能无法准确反映大脑中的浓度。为了解决这一问题，来自UCSF的John V. Pluvinage等人领导的研究团队在Science Translational Medicine上发表了他们的研究成果，通过使用可编程噬菌体展示和Beacon单细胞光导等先进技术，识别了一种新的自身抗体，这种抗体靶向转钴胺素受体（CD320），并发现它能够干扰B12在体外的细胞摄取。此外，他们还通过全基因组CRISPR筛选发现了低密度脂蛋白受体（LDLR）作为B12在造血细胞中的替代摄取途径，为理解和治疗相关的自身免疫性和神经退行性疾病提供了新的见解。
研究亮点
✓新病症的发现与诊断：研究揭示了自身免疫性维生素B12中枢神经系统缺乏症（ABCD），并发现anti-CD320自身抗体作为诊断这一病症的潜在标志物，这可能改变传统的维生素B12缺乏诊断方法。
✓Beacon®技术在自身抗体发现中的应用：利用Beacon®单细胞光导系统，研究者从患者血液中成功鉴定并分离出针对CD320的单克隆自身抗体，这一技术的应用为发现和研究自身免疫性疾病中的特定自身抗体提供了新的途径。
✓治疗方法的探索：研究提出了针对ABCD的治疗策略，包括免疫抑制治疗和高剂量维生素B12补充，这为治疗相关的神经系统疾病提供了新的视角和潜在的临床干预手段。
✓维生素B12转运机制的深入理解：通过全基因组CRISPRi筛选，研究揭示了LDLR作为造血细胞中维生素B12的替代摄取途径，增进了对维生素B12在不同组织中转运机制的理解，并可能对相关疾病的治疗产生影响。
主要研究结果
PhIP-seq发现患者体内
转钴胺素受体（CD320）自身抗体
研究团队通过可编程噬菌体展示技术（PhIP-seq）在一个患有进行性神经系统症状的患者的脑脊液中发现存在一种新的自身抗体。这种自身抗体靶向的是转钴胺素受体（CD320），CD320这是一种在细胞摄取维生素B12中发挥关键作用的受体。研究人员发现，这种anti-CD320自身抗体能够通过消耗细胞表面的CD320受体，损害细胞对全转钴胺素的摄取，这一过程在体外实验中得到了证实。即使患者血清中的维生素B12水平正常，其脑脊液中的B12水平却异常低。高剂量的维生素B12补充治疗能够提高患者脑脊液中的B12水平，并带来临床症状的改善。
这些发现揭示了一种新的自身免疫机制，即通过anti-CD320自身抗体干扰维生素B12在中枢神经系统的运输，可能导致特定的神经功能缺损。
图1.发现并验证功能性转钴胺素受体自身抗体
利用Beacon®从患者PBMC中鉴定出
单克隆自身抗体序列
研究者利用Beacon®单细胞光导系统从患者的外周血单个核细胞（PBMCs）中分离并鉴定出了分泌anti-CD320的单克隆B细胞。具体来说，研究者使用Beacon®分析了数万个单个B细胞，以寻找针对CD320的特异性抗体分泌细胞。通过荧光标记的CD320肽四聚体，研究者能够识别并特定的B细胞克隆。在分离得到的五个抗体分泌B细胞中携带有相同的B细胞受体可变序列，表明它们通过克隆扩增而来。
通过这种方法，研究者不仅成功地识别和测序了这些特定的B细胞，而且还能够表达出患者来源的anti-CD320单克隆抗体，在细胞基础上确认了这种单克隆抗体能够与全长CD320结合，并且能够通过BLI技术检测到其与CD320肽的结合，并在体外模型中验证了这些抗体对B12运输的抑制作用。这些发现为理解某些神经症状与维生素B12运输障碍之间的联系提供了新的视角，并可能有助于开发针对这类自身免疫性疾病的新疗法。
图2. 从患者体内分离出单克隆自身抗体
全基因组CRISPRi发现B12摄取的替代途径
研究究者通过全基因组CRISPR干扰（CRISPRi）筛选，探索了在存在抗-CD320自身抗体的情况下，血液细胞如何补偿系统性的CD320功能损害，并维持维生素B12的摄取。利用K562细胞系，研究者筛选了大约200,000个针对所有编码基因的sgRNAs，发现低密度脂蛋白受体（LDLR）是除了CD320之外的另一个重要的B12摄取受体。当CD320功能受损时，LDLR能够在血液细胞中提供一条替代的B12摄取途径。这一发现不仅揭示了维生素B12在不同细胞类型中的摄取机制，还可能为治疗因CD320自身抗体引起的中枢神经系统B12缺乏提供新的策略。
图3. LDLR是B12摄取的替代途径
总结
这篇文章通过创新性地应用Beacon®单细胞光导技术成功鉴定了抗转钴胺素受体（CD320）自身抗体，并揭示了这些自身抗体在干扰维生素B12进入中枢神经系统中的关键作用，为自身免疫性维生素B12中枢神经系统缺乏症（ABCD）的诊断和治疗提供了新的生物标志物和治疗靶点。此外，全基因组CRISPR筛选技术的应用发现了LDLR作为B12的替代摄取途径，这不仅增进了我们对维生素B12在不同细胞中摄取机制的理解，也为相关神经退行性疾病的精准治疗提供了新的策略和科学依据。
