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又一进步!基因疗法清除帕金森致病蛋白指日可待

  日期:2018-09-19  来源:生物探索

帕金森病是一种慢性进行性运动障碍,影响身体控制运动的能力,目前尚无有效治疗方法。近日,由拉什医学院(Rush Medical College)的研究人员 Jeffrey Kordower博士领导的一个国际小组在帕金森治疗中迈出重要一步:利用基因疗法清除致病蛋白!   



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8月22日,《npj Parkinson's Disease》杂志以“Proteasome-targeted nanobodies alleviate pathology and functional decline in an α-synuclein-based Parkinson’s disease model”为题发表了这一研究结果。


帕金森病源于对产生多巴胺的脑细胞的损害。多巴胺是一种化学物质,它将信息传递给大脑中控制运动的部分,多巴胺的异常会导致颤抖、僵硬、缓慢运动以及平衡和协调不良。


Kordower团队在模拟帕金森病的老鼠身上进行了研究,结果显示,将一种叫做纳米体(nanobody)的抗体基因工程片段注入老鼠大脑后,可有效清除蛋白质α-突触核蛋白的有毒团块。


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帕金森患者黑质区域的显微照片显示了路易体和路易神经突起的不同放大倍数。上图显示聚集形成路易体的α突触核蛋白神经内内含物放大了60倍。底部面板是20倍放大的图像,显示了各种尺寸的线状Lewy神经突起和圆形Lewy身体。背景中可见黑质富含神经黑色素的细胞。使用的染色剂:小鼠单克隆α-突触核蛋白抗体;用迈尔苏木精复染。来源: Suraj Rajan


 从内部固定细胞 


α-突触核蛋白,简称α-突触,自然存在于大脑和身体的其他地方。然而,在神经疾病中,蛋白质簇以错误折叠(异常聚集在一起)和紊乱的形式出现。在帕金森氏病中,畸形的α-突触聚集在被称为路易体(Lewy bodies)的独特结构中,这被认为是帕金森病的一个组成部分。


Kordower说:“我们正在寻找降低α-突触核蛋白水平的方法,以减少由于α-突触核蛋白在神经系统周围扩散而导致的积累和毒性。”


他的团队正在测试的这种方法是将治疗性纳米体作为基因改变病毒的一部分来入侵细胞。在这项研究中,一旦进入细胞,纳米体似乎就终止了因功能失调的α-突触聚集导致的神经细胞的丧失,进而防止了疾病的发展。


这项研究首次将纳米体用于帕金森病。一些先前的研究表明,清除细胞外区域的α-突触是有希望的,但是Kordower认为细胞内的方法可能更有效,因为细胞内的α- syn数量比细胞外的多。 “如果你降低细胞内水平,那么a-突触核蛋白很可能不会进入细胞外,因此也就不会扩散。” Kordower解释道。


 使PEST进入细胞内 


具体来说,他的团队在受试大鼠的大脑中创造了α- syn的过量表达。然后,他们在不同大鼠身上测试了两种类型的基因疗法,并在对照组中使用生理盐水,看看纳米体是否能清除这些细胞内的杂物。值得一提的是,这些纳米体是北卡罗来纳大学矢量核心为这项研究定制的。


结果显示,其中一种治疗方法,VH14 * PEST,效果最好。与对照组相比,它显著改善了多巴胺水平,减少了运动功能症状。


研究人员进一步解释,VH14 * PEST通过降低α-突触中被称为丝氨酸-129的氨基酸水平来实现这些结果,该氨基酸经历了磷酸化反应。丝氨酸-129是α-突触的正常成分,但是磷酸化的丝氨酸-129会导致α-突触的畸形。


Kordower说:“丝氨酸-129磷酸突触核蛋白的减少证明了纳米体在减少大脑病理性α-突触核蛋白方面的成功。”


该团队尝试的第二个纳米体,NbSyn87 * PEST,收效甚微并且有副作用,如炎症增加。PEST是指一系列氨基酸脯氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和苏氨酸,其目标是蛋白酶体——蛋白质的组合,用于分解不需要的或受损的蛋白质。这种PEST序列被发现对紊乱蛋白质的干预有效,例如帕金森氏症中发现的过量α- syn。


 使PEST人性化 


鉴于VH14 *PEST治疗显示出有希望的结果,Kordower和他的团队计划开展进一步研究。然而,该小组首先必须将它在大鼠模型中使用的化合物完全“人性化”。也就是说,他们必须确保人们的安全。


Kodower解释道:“随后我们必须在老鼠身上重复这些研究,用人性化的版本来确保它和我们一直在测试的一样有效。适时我们才能考虑在人类临床试验中使用这种疗法。”


未来,希望这种疗法的引入将使人的余生中持续保持脑细胞不含α-突触核蛋白。



参考资料:

Gene therapy shown to remove core component of Parkinson's disease


Proteasome-targeted nanobodies alleviate pathology and functional decline in an α-synuclein-based Parkinson’s disease model





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