一种长期被忽视、曾被认为无害的肽,可能是阿尔茨海默病的隐藏推手,挑战数十年研究,并为治疗开辟新的可能。
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数十年来,研究人员已投入数十亿美元开发靶向β-淀粉样蛋白的阿尔茨海默病疗法。β-淀粉样蛋白是一种会在脑内形成有害沉积物的肽。但加州大学圣克鲁兹分校的一位生物化学家认为,科学家可能忽视了另一种潜在致病因素:一种更小、密切相关的肽,长期以来被认为是无害的。
在发表于《ChemBioChem》的新评论文章中,加州大学圣克鲁兹分校教授 Jevgenij Raskatov 强调,有研究表明这种鲜为人知的肽——P3——能形成微小团块和被称为原纤维的线状结构。证据还表明,P3 可能与β-淀粉样蛋白(Aβ)相互作用,可能影响其在脑内的积累方式及其毒性程度。这些发现提出一种可能:P3 参与了与阿尔茨海默病相关的神经细胞损伤。
“P3肽很可能并非人们通常认为的那种无辜旁观者。仍需更多研究。但这可能会彻底颠覆阿尔茨海默病研究,”Raskatov 说。他的实验室研究淀粉样肽,希望找到防止其有害作用并开发更好阿尔茨海默病疗法的方法。“P3 是一种独特的聚集性肽,本身具有潜在神经毒性,并可能促进阿尔茨海默病。”
为什么阿尔茨海默病治疗收效有限
阿尔茨海默病是最常见的神经退行性疾病,影响全球约3500万人,每年造成的成本超过8000亿美元。预计到2050年,患病人数将翻倍。
尽管数十年来进行了大量深入研究,开发有效疗法仍极其困难。400多项临床试验研究了潜在阿尔茨海默病药物,其中大多数聚焦β-淀粉样蛋白。许多努力失败,另一些仅产生轻微益处。一些治疗还与严重并发症相关,包括脑出血和中风。
β-淀粉样蛋白来源于一种嵌入细胞膜的更大蛋白,称为淀粉样前体蛋白(APP)。两种酶,β-分泌酶和γ-分泌酶,依次切割该蛋白,释放不同长度的β-淀粉样蛋白肽。
研究人员尤其关注两种版本,Aβ40和Aβ42,分别含40和42个氨基酸。Aβ42最受关注,因为它特别容易粘在一起并形成毒性聚集体。因此,数十年来它一直是阿尔茨海默病药物开发的核心靶点。
现有药物,包括胆碱酯酶抑制剂和N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体拮抗剂,可暂时缓解某些症状,但不能阻止疾病进展。最近,仑卡奈单抗和多奈单抗等抗体疗法已获批,用于帮助清除脑内β-淀粉样蛋白。
然而,Raskatov 认为,迄今取得的益处仍然有限,凸显了研究阿尔茨海默病中其他生物过程的必要性。
“进展极其缓慢,阿尔茨海默病治疗的当前水平仍不尽如人意,”他说。“我们需要从根本上采用新方法来解决这个问题。”
可能也会损害脑细胞的被忽视肽
与β-淀粉样蛋白不同,P3 是在淀粉样前体蛋白通过不同分子切割顺序加工时形成的。在这一途径中,α-分泌酶先作用,随后γ-分泌酶作用。
Raskatov 提议将这种肽称为“Amyloid α”或 Aα,以更好地将其与β-淀粉样蛋白区分,并反映其形成聚集体的能力。
多年来,科学家大体上假设 P3 不能形成淀粉样沉积物,对细胞无毒,并且可溶于水。按照这种解释,这种肽只会溶解,而不会在脑内积累。
据 Raskatov 说,这些假设从未得到充分验证。尽管如此,它们帮助确立了 P3 不太可能在阿尔茨海默病中起作用的观点,使其基本未进入研究努力。
Raskatov 是肽化学专家,他和其实验室的研究人员决定检验这些长期存在的信念。
在过去五年中,该团队发表了三项重要研究,证明 P3 至少与β-淀粉样蛋白一样容易形成淀粉样沉积物。事实上,他们的实验显示,P3 产生这些聚集体的速度更快。
研究人员还发现证据表明,P3 本身可能对神经元有害,尽管其毒性似乎低于β-淀粉样蛋白。
据 Raskatov 说,英国一个独立研究组已证实并拓展了他团队的发现。其他实验室现在正开始研究 P3 与β-淀粉样蛋白如何相互作用,包括它们之间的关系是否影响这些肽的积累和毒性。
这些结果共同挑战了长期以来 P3 在生物学上无害且与阿尔茨海默病无关的假设。然而,还需要进一步研究来确定它是否以及如何导致患者患病。
挑战数十年的阿尔茨海默病研究
在过去几十年的大部分时间里,β-淀粉样蛋白主导了阿尔茨海默病的科学解释。加州大学洛杉矶分校神经学荣休教授、著名阿尔茨海默病研究者 David Teplow 说,这种肽长期以来被视为该病的核心病因。
但 Teplow 对 Raskatov 研究的独立评估使他得出结论:科学家正开始重新考虑这种狭窄的关注点。
“这种重新评估对基础科学和临床研究,以及阿尔茨海默病的病因和治疗,具有深远影响,”Teplow 说。他是《Journal of Molecular Neuroscience》和《American Journal of Neurodegenerative Disease》的创始编委,也是《Progress in Molecular Biology and Translational Science》的主编。
在检查其他科学家如何解读其团队发现时,Raskatov 还遇到了一个令人不安的问题。
他确认至少四篇发表在受尊敬的同行评审期刊上的论文,引用他实验室的研究作为 P3 无害且不能形成淀粉样沉积物的证据。然而,他团队的实验显示的恰恰相反。
“这和我们实际展示的恰恰相反,”Raskatov 说。“我们仍不清楚这种巨大的混乱是如何产生的。显然,我们还有更多工作要做。”
新出现的证据表明,理解阿尔茨海默病可能需要超越β-淀粉样蛋白。通过研究 P3 及其与其他淀粉样肽的相互作用,研究人员希望更完整地了解损害脑细胞的过程,并可能找到新的治疗方向。
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