阿爾茲海默癥(AD)作為一種神經性衰退疾病,威脅著超4,400萬例患者的生命。對AD的研究認為,其主要病理特征是β-淀粉樣蛋白(Aβ)聚集成斑、Tau蛋白過度磷酸化導致神經元纏結。目前,阿爾茲海默癥藥物研發主要集中于三個靶點:1)抗氧化;2)Aβ蛋白清除和抑制聚集;3)調控Tau蛋白磷酸化,減少錯誤折疊和異常集聚。
但是,AD藥物研發一直是座難攀的高峰,包括禮來、輝瑞、羅氏等制藥巨頭在內的企業都曾為此跌過跟頭。近乎99%的臨床試驗都以失敗而慘淡收場。為此,不少研究人員開始質疑,以蛋白為靶向的抑制劑、抗體是否是正確的方向。
最新發現:癡呆癥初期,神經突觸會被免疫細胞“蠶食”
為了解開謎團,科學家們一直不曾停歇腳步。3月31日,來自于波士頓兒童醫院的Beth Stevens團隊在《Science》期刊發表了不一樣的結論,呈現出阿爾茲海默癥一個潛在的新靶點:癡呆癥初期,大腦中正常突觸會被接收到錯誤信號的免疫細胞“蠶食”,從而神經信息被迫阻斷,認知能力開始衰退。
雖然,大多數AD在研藥物都致力于抑制、清除Aβ蛋白聚集。然而,研究團隊負責人、波士頓兒童醫院的Beth Stevens強調,β-淀粉樣蛋白聚集而成的老年斑并不是更嚴重癥狀的直接原因,例如記憶力衰退、注意力不集中等等。
那這些癥狀的直接致病因素是什么呢?Stevens團隊發現,患AD小鼠的大腦內,神經突觸大片缺失,特別是與記憶功能相關的腦區域。這一異常意味著,患病小鼠大腦中,神經遞質運輸網絡被切斷。
突觸被消滅的原因是什么?
我們知道,正常大腦發育的過程中,一些功能減弱或者無功能的突觸會被免疫細胞識別并清除,為其他相對更重要的突觸提供生存空間,讓它們變得活躍從而更好的行使功能。
在這個“優勝劣汰”的過程中,有一個關鍵蛋白——C1q 蛋白,參與啟動“淘汰”突觸的信號通路。當一個突觸被鎖定后,小神經膠質細胞( microglia)會負責“吃掉”它。然而,一旦這一過程出現錯誤,無論錯誤發生在子宮、嬰幼兒還是青少年時期,它將可能導致精神分裂等神經類疾病。 Stevens博士提出假設,阿爾茲海默癥生病初期可能也存在著同樣的錯誤機制,引發大腦必需的突觸結構反遭破壞,從而導致認知障礙。為了驗證假設,Stevens團隊構建了患阿爾茲海默癥小鼠模型,每個小鼠大腦內都出現老年斑,且記憶、認知功能都出現衰退。
研究發現,患病小鼠大腦組織中C1q蛋白會過度表達。而且,當他們給模式小鼠注射阻止C1q蛋白表達的抗體后,小鼠大腦中突觸結構不會再受損。
Aβ蛋白富集+C1q蛋白過表達:導致免疫細胞“失去理智”破壞神經結構
上述實驗結果意味著,大腦發育過程才會出現的突觸清除過程,會因阿爾茲海默癥而在成年人大腦中“卷土重來”。因為相比于發育過程的“理智”,小神經膠質細胞會因為生病而變得“野蠻化”,無節制的破壞正常神經細胞。
為了確定β-淀粉樣蛋白聚集是否會啟動C1q蛋白調控的“瘋狂之旅”,Stevens團隊敲除掉小鼠的C1q 基因,以野生小鼠作為對照,同時給兩組老鼠注射會聚集老年斑的蛋白質。結果顯示,正常小鼠的大腦中突觸出現大片消失,而敲除掉關鍵基因的突變小鼠即便出現淀粉樣蛋白聚集,突觸結構也沒有出現損失。
特別注意的是,β-淀粉樣蛋白聚集之后,小神經膠質細胞才開始“侵襲”神經結構。這意味著,只有淀粉樣蛋白富集、C1q蛋白過表達都發生時,才會啟動突觸受損的過程。而其他誘導因素,例如細胞因子,可能會關閉這一過程。
推翻舊理論:C1q蛋白有望成為AD藥物新靶點
這一最新發現與之前的理論是相悖的。
之前認為,小神經膠質細胞、C1q蛋白的過度活躍僅僅只是Aβ蛋白斑塊引起的繼發炎性反應的一部分。而現在最新的研究卻發現,小神經膠質細胞似乎會在老年斑形成之前,就開始了蠶食突觸的過程。
這意味著,抑制C1q蛋白過表達,有望成為新靶標。Stevens表示,團隊將會與 Annexon Biosciences生物技術公司合作,開啟的ANX-005藥物(抑制C1q過表達)的臨床試驗,以驗證其有效性和安全性。