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密歇根医学研究人员利用动物模型识别神经退行性疾病的一个潜在治疗靶点。
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2019年4月25日——对 “淘气” 蛋白质的特别关注未来有望阻止肌萎缩侧索硬化（ALS）或额颞叶痴呆（FTD）患者神经细胞破坏的进展。
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ALS也被称为卢伽雷氏症，是一种罕见但极具破坏性的疾病，会攻击人体神经细胞，导致神经元变性退化，随时间推移造成患者进行性肌无力，丧失活动能力。该病目前无法治愈。
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大约1/3的ALS患者还会发展出FTD，该病会破坏大脑神经元，导致严重的人格改变和残疾。这两种疾病在病理学和遗传学上是相似的。FTD的发病时间倾向于早于阿尔茨海默病（最常见的痴呆类型）。
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长期以来，研究人员已经知道，TDP-43蛋白沉积物会在大部分ALS和FTD患者的神经细胞中积聚。TDP-43的积累可能是ALS和FTD中神经细胞死亡的原因。确切理解这种情况如何发生以及为什么会发生，是密歇根大学医学院神经病学助理教授Sami Barmada博士及其团队的研究重点。
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他们最近发表于《细胞报告》（Cell Reports）杂志的临床前研究结果指出，TDP-43蛋白中的一个结构对该蛋白质的功能及其导致神经细胞死亡的能力至关重要。在该过程中，他们发现了阻止神经细胞破坏的潜在线索。
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“通过操纵该蛋白质的结构，” Barmada说，“我们确定RNA结合对于维持TDP-43在疾病模型中的稳定性、功能和毒性至关重要。”
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翻译中迷失
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RNA的主要功能是将来自DNA的分子指令翻译成蛋白质。要把RNA翻译成蛋白质，它必须被正确地加工，而且必须持续足够长的时间来进行翻译。正常情况下，TDP-43帮助调节RNA的加工和稳定性。
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Barmada的团队证明，当TDP-43太多时，RNA会不稳定。受影响最大的RNAs参与能量和蛋白质产生，这是神经细胞生存所需要的两条通路。他们在ALS患者的细胞中发现了相同的模式，提示TDP-43可能是罪魁祸首。
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那么，TDP-43的积累如何导致神经细胞死亡？Barmada和同事们怀疑这与TDP-43结合RNA的能力有关，因而专注于操纵该蛋白的这一功能。
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由于蛋白质结构对其功能至关重要，他们想知道能否通过改变TDP-43的结构来改变其功能。通过引入特定突变，他们中断了RNA结合所需的该蛋白两部分之间的相互作用，创造出无法结合RNA的TDP-43版本。出乎意料的是，他们发现当TDP-43不能结合RNA时会迅速降解，因此认为这些版本的TDP-43对神经细胞不会那么致命。
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观察神经元变性退化
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为了确定这些经过编辑的TDP-43版本是否对神经细胞具有毒性，Barmada的团队使用了一种被称为自动显微镜（automated microscopy）的方法。数以千计的神经细胞在培养过程中通过一个完全由程序控制的显微镜进行成像。额外的程序负责分析数据，确定每个细胞何时死亡，并使用来自人类临床试验的方法比较不同的条件。
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“这就像在培养皿中进行临床试验，测量每个神经细胞的命运，就好像它是个人一样，” Barmada说，“我们发现，当我们中断该结构时，会极大地破坏TDP-43蛋白的稳定性。细胞会将其吞噬。
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“我们知道在疾病中，如果有太多的TDP-43，细胞就会死亡，” 他说，“如果多余的TDP-43被降解，就像这里所看到的，细胞会得到拯救。”
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为了进一步支持他们的结论，研究人员与密歇根大学药理学系Asim Beg博士合作，使用CRISPR/Cas9基因组工程（技术）创建了一种TDP-43具有相同结构改变的蠕虫模型。表达这些版本TDP-43的蠕虫与完全没有TDP-43的蠕虫是相同的，表明突变所靶向的结构对TDP-43的功能和毒性至关重要。
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靶向该结构
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综上所述，研究结果表明，在ALS和FTD模型中，对TDP-43结构的修饰消除了其结合RNA并导致神经细胞死亡的能力。
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以这种结构为靶点，开启了探索ALS和FTD新疗法的潜力。
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“如果你有方法中断这种结构，你也许就能够清除多余的TDP-43，并防止神经细胞死亡，” Barmada说道。
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也许能够采用药物形式，与TDP-43相互作用干扰其结构，并导致TDP-43降解。不过，完全敲除TDP-43是不可行的，因为这种蛋白质对生命至关重要。“但是从理论上讲，药物剂量是可以调节的，因而可以调节TDP-43的水平，” Barmada说道。这就引出了下一个问题：“最佳的水平是什么？”。
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发表于 2019-4-25 23:57:50
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