合作单位：Sichuan University
参考文献：Liu X, Guo K D, Lin J, et al. HLA‐DRB1* 03: 01 is associated with female sex and younger age of anti‐LGI1 encephalitis. European Journal of Neurology, 2022, 29(8): 2367-2375. DOI: 10.1111/ene.15376(IF=6.288)
背景：
自身免疫性脑炎(autoimmune encephalitis，AE)是自身免疫机制介导的神经系统炎性疾病。近年来随着对AE研究的不断深入，以及检验技术的发展，越来越多的新型AE抗体被发现。富亮氨酸胶质瘤失活1蛋白(leucine- rich glioma- inactivated protein 1, LGl1)抗体相关自身免疫性脑炎是近年来逐渐被认识的一类神经细胞膜表面抗原抗体相关的AE，患者通常不伴有肿瘤，多数对免疫治疗有效。与抗N-甲基-D-天冬氨酸受体（anti-N-methyl-D-aspartate receptor， NMDAR）脑炎同肿瘤或病毒感染之间的强联系相反，抗LGI1脑炎没有明确的免疫诱因。由于这种疾病的罕见性，证据很少，这导致研究人员假设一种遗传易感性。
在有限的研究中，已经报道了人类白细胞抗原(HLA) II类基因位点(DRB1*07:01, DQB1*02:02和DRB4)与荷兰、德国和韩国人群中的抗LGI1脑炎相关。此外，最近法国的一项研究将DRB1*07:01等位基因与男性和年龄较大的抗LGI1脑炎发病联系起来。在我国以往对自身免疫性脑炎的研究中，在性别比例和合并肿瘤发生率方面与西方研究存在显著差异(如中国抗NMDAR脑炎患者男性比例较高，肿瘤发生率较低)，表明异质性可能是不同人群和遗传背景所致。抗LGI1脑炎的罕见性使得很难检查这些等位基因是否真的与疾病风险独立于种族相关，甚至很难确定特定HLA等位基因的存在是否会影响临床表现或预后。因此，在收集了相对较大的中国患者样本后，对这些问题进行了分析。重点分析DRB1*03:01等位基因，这是中国西南地区抗LGI1脑炎患者中最常见的等位基因。此外，还通过研究LGI1多肽与DRB1*03:01分子的相互作用，探索了LGI1多肽与DRB1*03:01之间的亲和力。
方案设计：
为了研究LGI1多肽与DRB1*03:01分子的相互作用，探索了LGI1多肽与DRB1*03:01之间的亲和力。通过与魔德科技技术团队沟通，拟通过分子对接方法探索LGI1多肽与DRB1*03:01之间的结合方式。
主要结果：
对2014年4月至2021年5月在华西医院收治的34例抗LGI1脑炎患者以及305例健康对照者进行了HLA基因分型。使用在线工具NetMHCIIpan 4.0和AutoDock Vina软件预测LGI1肽和HLA II类分子之间的结合。
作为GSA-WC研究的一部分，基于较小的样本将HLA II类基因位点DRB1*03：01和DQB1*02：01与抗LGI1脑炎联系起来。通过进一步调查了更大队列中 HLA 易感性位点与临床人口学特征之间的联系。结果证实了抗 LGI1 脑炎与之前研究中的 HLA-DRB1*03：01 等位基因和 DRB1*03：01-DQB1*02：01 单倍型的关联。另外还发现，DRB1*03：01等位基因与发病年龄较小、女性性别和对免疫治疗的更好反应有关。相反，HLA-DRB1*07：01等位基因与发病年龄和男性有关。除此以外，还模拟了 DRB1*03：01 蛋白如何与 LGI1 肽相互作用，为 DRB1*03：01 等位基因可促进抗 LGI1 脑炎的观点提供了间接支持。
图1 携带DRB1*03:01、DRB1*07:01或其他等位基因的抗LGI1脑炎患者的临床人口学特征(a)三组发病年龄分布。(b)三个组别的性别组成。(c)三组患者免疫治疗后4周改良Rankin评分(mRS)下降
在测试的LGI1肽中，FIGDSKVMK肽与DRB1*03:01蛋白结合强烈。靶序列FIGDSKVMK位于LGI1蛋白N-末端的第447 ~ 449个氨基酸之间。然后预测该肽的结构，并与DRB1*03:01蛋白的同源性模型结构对接。最佳对接结构为肽与DRB1*03:01和DRA1*01:01蛋白异二聚体的复合物，对接能量(∆G)为- 11.4 kcal/mol(图2a)。这一计算机对接结果表明预测表位与DRB1*03:01之间存在正相互作用。虽然肽FIGDSKVMK是对DRB1*03:01最强的结合物，但它不是对DRB1*07:01最强的结合物。此外，肽FLFTPSLQL被观察到是DRB1*07:01最强的粘合剂，这在先前的研究中已经报道过。
图2 LGI1 肽和 DRB1*03：01 蛋白之间相互作用的分子建模。（a） LGI 肽 FIGDSKVMK 与 HLA-DRB1*03：01 和 HLA-DRA1 的异二聚体的计算对接。HLA 表面的网格表示原子与 LGI1 蛋白片段的紧密接触。（b） LGI1 片段与 HLA-DRB1*03：01 相互作用模型：（i） LGI1 片段与 HLA-DRB1*03：01 疏水表面的结合，蓝色和橙色分别表示蛋白质表面的亲水性和疏水性部分;（ii）LGI1片段与HLA-DRB1*03：01分子的二维结合模式，绿色虚线表示氢键，红色齿轮弧表示疏水相互作用;（iii）LGI1片段在HLA-DRB1三维结构中的位置*03：01;（iv） LGI1 片段与 HLA-DRB1*03：01 的三维结合模式，绿色虚线表示氢键相互作用
在对接结构中，LGI1肽主要位于DRB1*03：01分子的疏水腔中（图2b）。该肽主要结合在由 A 链残基 Gln10、Phe23、Phe33、Trp44、Ser54、Phe55 和 Asn63 以及 B 链残基 Lys100、Arg103、Asn106、Tyr107、His110、Asn111、Val114 和 Val115 组成的空腔内结合（图 2b）。预测肽与以下残基之间存在七个氢键：A 链上的 Gln10 和 Asn63，以及 B 链上的 Lys100、Arg103 和 Asn111。同时，该肽与结合口袋周围的几种疏水氨基酸形成强疏水相互作用：A 链上的 Phe23、Phe33、Trp44、Ser54 和 Phe55，以及 B 链上的 Asn106、Tyr107、His110、Val114 和 Val115。
结论：
在本研究中观察到抗 LGI1 脑炎患者的特定 HLA 位点 （DRB1*03：01） 与年轻年龄和女性性别的相关性。在其他自身免疫性疾病（如重症肌无力和多发性硬化症）中，已经报道了易感性HLA等位基因与患者性别或年龄之间的联系。这也进一步理解了性别特异性遗传结构影响人类疾病表型特征以及基因、性别和环境因素之间的相互作用，以调节疾病易感性。另外，本文通过预测肽 FIGDSKVMK 与 DRB1*03：01 蛋白的结合最强，而肽 FLFTPSLQL 被预测为 DRB1*07：01 蛋白的最强结合剂。这增加了抗 LGI1 脑炎可能通过不同的免疫致病途径引起的可能性，具体取决于 HLA II 类介导的 CD4+ T 细胞的肽呈递改变。显性的 HLA II 类参与，结合计算机预测，为更好地了解可能引发的 T-B 细胞相互作用提供了潜力。