基因療法清除帕金森致病蛋白指日可待

8月22日，《npj Parkinson’s Disease》雜志以“Proteasome-targeted nanobodies alleviate pathology and functional decline in an α-synuclein-based Parkinson’s disease model”為題發(fā)表了這一研究結(jié)果。

帕金森病源于對(duì)產(chǎn)生多巴胺的腦細(xì)胞的損害。多巴胺是一種化學(xué)物質(zhì)，它將信息傳遞給大腦中控制運(yùn)動(dòng)的部分，多巴胺的異常會(huì)導(dǎo)致顫抖、僵硬、緩慢運(yùn)動(dòng)以及平衡和協(xié)調(diào)不良。

Kordower團(tuán)隊(duì)在模擬帕金森病的老鼠身上進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，將一種叫做納米體（nanobody）的抗體基因工程片段注入老鼠大腦后，可有效清除蛋白質(zhì)α-突觸核蛋白的有毒團(tuán)塊。
帕金森患者黑質(zhì)區(qū)域的顯微照片顯示了路易體和路易神經(jīng)突起的不同放大倍數(shù)。上圖顯示聚集形成路易體的α突觸核蛋白神經(jīng)內(nèi)內(nèi)含物放大了60倍。底部面板是20倍放大的圖像，顯示了各種尺寸的線狀Lewy神經(jīng)突起和圓形Lewy身體。背景中可見(jiàn)黑質(zhì)富含神經(jīng)黑色素的細(xì)胞。使用的染色劑：小鼠單克隆α-突觸核蛋白抗體；用邁爾蘇木精復(fù)染。

從內(nèi)部固定細(xì)胞

α-突觸核蛋白，簡(jiǎn)稱α-突觸，自然存在于大腦和身體的其他地方。然而，在神經(jīng)疾病中，蛋白質(zhì)簇以錯(cuò)誤折疊(異常聚集在一起)和紊亂的形式出現(xiàn)。在帕金森氏病中，畸形的α-突觸聚集在被稱為路易體（Lewy bodies）的獨(dú)特結(jié)構(gòu)中，這被認(rèn)為是帕金森病的一個(gè)組成部分。

Kordower說(shuō)：“我們正在尋找降低α-突觸核蛋白水平的方法，以減少由于α-突觸核蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)周圍擴(kuò)散而導(dǎo)致的積累和毒性?！?/p>

他的團(tuán)隊(duì)正在測(cè)試的這種方法是將治療性納米體作為基因改變病毒的一部分來(lái)入侵細(xì)胞。在這項(xiàng)研究中，一旦進(jìn)入細(xì)胞，納米體似乎就終止了因功能失調(diào)的α-突觸聚集導(dǎo)致的神經(jīng)細(xì)胞的喪失，進(jìn)而防止了疾病的發(fā)展。

這項(xiàng)研究首次將納米體用于帕金森病。一些先前的研究表明，清除細(xì)胞外區(qū)域的α-突觸是有希望的，但是Kordower認(rèn)為細(xì)胞內(nèi)的方法可能更有效，因?yàn)榧?xì)胞內(nèi)的α- syn數(shù)量比細(xì)胞外的多。 “如果你降低細(xì)胞內(nèi)水平，那么a-突觸核蛋白很可能不會(huì)進(jìn)入細(xì)胞外，因此也就不會(huì)擴(kuò)散?！?Kordower解釋道。

使PEST進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)

具體來(lái)說(shuō)，他的團(tuán)隊(duì)在受試大鼠的大腦中創(chuàng)造了α- syn的過(guò)量表達(dá)。然后，他們?cè)诓煌笫笊砩蠝y(cè)試了兩種類型的基因療法，并在對(duì)照組中使用生理鹽水，看看納米體是否能清除這些細(xì)胞內(nèi)的雜物。值得一提的是，這些納米體是北卡羅來(lái)納大學(xué)矢量核心為這項(xiàng)研究定制的。

結(jié)果顯示，其中一種治療方法，VH14 * PEST，效果最好。與對(duì)照組相比，它顯著改善了多巴胺水平，減少了運(yùn)動(dòng)功能癥狀。

研究人員進(jìn)一步解釋，VH14 * PEST通過(guò)降低α-突觸中被稱為絲氨酸-129的氨基酸水平來(lái)實(shí)現(xiàn)這些結(jié)果，該氨基酸經(jīng)歷了磷酸化反應(yīng)。絲氨酸-129是α-突觸的正常成分，但是磷酸化的絲氨酸-129會(huì)導(dǎo)致α-突觸的畸形。

Kordower說(shuō)：“絲氨酸-129磷酸突觸核蛋白的減少證明了納米體在減少大腦病理性α-突觸核蛋白方面的成功?！?/p>

該團(tuán)隊(duì)嘗試的第二個(gè)納米體，NbSyn87 * PEST，收效甚微并且有副作用，如炎癥增加。PEST是指一系列氨基酸脯氨酸、天冬氨酸、絲氨酸和蘇氨酸，其目標(biāo)是蛋白酶體——蛋白質(zhì)的組合，用于分解不需要的或受損的蛋白質(zhì)。這種PEST序列被發(fā)現(xiàn)對(duì)紊亂蛋白質(zhì)的干預(yù)有效，例如帕金森氏癥中發(fā)現(xiàn)的過(guò)量α- syn。

使PEST人性化

鑒于VH14 *PEST治療顯示出有希望的結(jié)果，Kordower和他的團(tuán)隊(duì)計(jì)劃開(kāi)展進(jìn)一步研究。然而，該小組首先必須將它在大鼠模型中使用的化合物完全“人性化”。也就是說(shuō)，他們必須確保人們的安全。

Kodower解釋道：“隨后我們必須在老鼠身上重復(fù)這些研究，用人性化的版本來(lái)確保它和我們一直在測(cè)試的一樣有效。適時(shí)我們才能考慮在人類臨床試驗(yàn)中使用這種療法。”
未來(lái)，希望這種療法的引入將使人的余生中持續(xù)保持腦細(xì)胞不含α-突觸核蛋白。