Science/Cell连发:破解神经疾病难题,新型特洛伊木马疗法特异性降解Tau蛋白

引言

阿尔茨海默病(AD)属于神经退行性疾病的一种,严重影响大脑思维、认知与记忆功能,对家庭和社会产生了深远和严重的负担。

《中国阿尔茨海默病报告2024》指出,2021年我国现存的AD及其他痴呆患病人数为16990827例(将近1700万),患病率、死亡率略高于全球平均水平,且随着年龄增加不断上升。患者存在性别差异,女性的患病率和死亡率约为男性的1.8倍。

阿尔茨海默病的精准诊断和治疗是当前衰老研究的重要领域。目前临床上已有AD患者的常规CSF的β淀粉样蛋白(Aβ)、总蛋白(T-tau)和磷酸化蛋白(P-tau)检测。FDA已批准两款靶向Aβ单抗药物用于治疗早期阿尔茨海默病患者。但是靶向Tau的药物尚未获批。

SignalChem Biotech(义翘神州全资子公司)提供包括Tau-441及其突变体在内的多种优质重组Tau蛋白和磷酸化Tau蛋白,全力支持Tau蛋白在神经退行性疾病中的研究。


01AD与蛋白聚集体

众所周知,在阿尔茨海默病患者的大脑神经元中,存在两种错误折叠并聚集的蛋白质:β-淀粉样蛋白(Aβ)和Tau蛋白。这两种蛋白聚集体是AD患者诊断标志物,同时也被认为是推动AD发展的关键凶手,因此靶向清除这些蛋白是AD治疗开发的重要策略。

FDA先后与2023年和2024年7月批准2款治疗的单抗药物:仑卡奈单抗(Lecanemab)和多奈单抗(Donanemab),靶向Aβ。单抗能够减少大脑中的淀粉样β斑块,进而减缓患者认知能力的减退,延缓幅度达到25%至35%。药物虽然无法治愈AD,但能够减缓疾病进程,提高患者的生活质量。

靶向清除Tau蛋白聚集挑战性更大。

高度磷酸化的Tau蛋白(p-tau)组成的神经纤维缠结是AD的标志性病理之一。Tau蛋白缠结主要形成与神经细胞内,治疗性抗体难以进入细胞内。而其他靶向细胞内Tau蛋白的策略,如反义寡核苷酸(ASO),在早期临床试验中有效减少细胞内Tau蛋白,但是它们作用于大脑内所有的Tau蛋白,会清除健康的Tau。

Tau蛋白发挥稳定微管的作用,是神经元发挥功能必不可少的。近期的研究还发现,Tau蛋白是阻止AD发生的关键成分,可有效帮助神经胶质细胞清除毒性的脂质,减少对神经元的损伤。只有当Tau蛋白发生异常磷酸化,不断聚集并形成纤维缠结时,才会成为生成AD的“凶手”。


02新型特洛伊木马疗法:特异清除Tau蛋白缠结

近期,剑桥大学的研究人员接连在Cell和Science发表文章,开发了两种利用TRIM21蛋白精准清除Tau蛋白聚集体的AD新疗法:

[if !supportLists]1)[endif] 捕获Tau蛋白聚集体的工具—TRIM21

两篇文章所提到的靶向Tau聚集体的新技术均利用了TRIM21蛋白,此蛋白在2010年由 MRC LMB 的Leo James博士实验室发现,最初研究表明其在免疫系统应对病毒入侵过程中发挥重要作用。当病毒入侵机体后,在细胞外机体产生的抗体与病毒结合。这些结合了抗体的病毒进入细胞时,会被TRIM21识别并标记为垃圾,进而被细胞内蛋白酶体消灭。

2023年该团队在Science发文,利用TRIM21蛋白的独特优势,可以用于破坏与阿尔茨海默病相关的Tau蛋白聚集物。将结合病毒的抗体替换为结合Tau蛋白的抗体,TRIM21被重新定向,从而使Tau蛋白聚集体被蛋白酶体破坏。值得一提的是,TRIM21蛋白的“RING”结构域,只有当两个或更多TRIM21蛋白质聚集在一起时才会被激活。因此,只有当TRIM21蛋白质与相邻的聚集Tau蛋白质结合时,才会激活并标记以供破坏。

基于此,特洛伊木马疗法被提出并验证。

[if !supportLists]2)[endif]两种靶向Tau蛋白的特洛伊木马疗法

Science报道新型RING-nanobody疗法,将结合Tau蛋白的纳米抗体与TRIM21-RING融合,当Tau蛋白形成聚集体时,TRIM21-RING被激活,从而诱导聚集体降解。

Cell报道新型RING-Bait疗法,将TRIM21-RING与Tau蛋白本身相连接。连接RING的Tau蛋白充当诱饵,蛋白聚集体将其纳入,TRIM21的RING也随之被纳入。一旦向聚集体中添加多个“RING-Bait”,它们就会被激活,导致整个聚集体被破坏。

研究人员认为Tau蛋白聚集体隐藏在脑细胞内,很难被降解。基于TRIM21的新疗法可以直接在细胞内递送,因此可以降解Tau蛋白聚集体,还不影响健康的Tau蛋白。

RING-Bait治疗后13小时,细胞内的Tau蛋白聚集体显著减少


RING-Bait能够改善小鼠的行走能力。

在Tau蛋白疾病的小鼠模型中,接受RING-Bait疗法后,它们的神经退行性疾病症状进展减缓,运动功能得到显著改善。治疗组小鼠的步态得到了显著改善(下图橙色),而安慰剂组小鼠保持了较差的步态(下图紫色)。

Tau蛋白疾病小鼠模型

03助力攻克AD等神经疾病

特洛伊木马疗法的提出为AD等神经疾病的治疗研究提供了新的方向和希望。高效清除磷酸化的Tau蛋白是研究阿尔茨海默症治疗策略的关键,未来仍需要科研人员的不断探索,全面攻克AD等神经疾病。

SignalChem Biotech(义翘神州全资子公司)已成功开发Tau-441及其突变体的多种优质重组蛋白和磷酸化Tau蛋白,助力多个实验室进行AD检测和治疗技术的开发。比如助力瑞典隆德大学Kaj Blennow、Oskar Hansson及其团队十多项研究论文。

SignalChem Biotech是全球激酶蛋白重要供应商,专注于研究、开发和生产高质量酶类蛋白产品。SignalChem Biotech已成功开发1100多种具有生物活性的激酶蛋白,覆盖90%以上的人类激酶组,其中包括400多种临床相关的激酶突变体。


免责声明:义翘神州内容团队仅是分享和解读公开的研究论文及其发现,专注于介绍全球生物医药研究新进展。本文仅作信息交流用,文中观点不代表义翘神州立场。随着对疾病机制研究的深入,新的实验结果或结论可能会修改或推翻文中的描述,还请大家理解。

本文不属于治疗方案推荐,如需获得治疗方案指导,请前往正规医院就诊。


【参考文献】

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