Nature子刊：“伴侶”化合物為阿茨海默癥治療提供新途徑
日期：2014-04-22 09:08:35
目前，來自哥倫比亞大學醫學中心（CUMC）、威爾康奈爾醫學院和布蘭迪斯大學的一個研究小組，發明了一種全新的方法治療涉及retromer蛋白復合體的阿爾茨海默氏病（Alzheimers disease）。Retromer在神經元中起著至關重要的作用，使淀粉樣前體蛋白（APP）擺脫APP裂解的細胞區域，產生潛在的有毒副產物β淀粉樣蛋白，β淀粉樣蛋白被認為有助于老年癡呆癥的發展。
使用計算機虛擬篩選，研究人員確定了一類新的化合物，稱為藥理學伴侶（pharmacologic chaperones），能顯著增加培養海馬神經元中的retromer水平，降低β淀粉樣蛋白水平，而沒有明顯的細胞毒性。這項研究發表在2014年4月20日的《Nature Chemical Biology》雜志。
本文資深作者、CUMC的Taub 阿爾茨海默氏病和衰老大腦研究所阿爾茨海默氏病研究中心主任Scott Small博士指出：“我們的調查結果確定了一類全新的藥物，它們能夠通過靶定細胞生物學而不是分子生物學中中的一個缺陷，來治療神經系統疾病。據證明，這種方法可能比神經疾病的常規療法更加安全和有效，常規療法通常靶定單一的蛋白。”
在2005年，Small博士和他的同事們發現，在阿爾茨海默氏病患者大腦中retromer不足。他們表明，在培養的神經元中，降低retromer水平可提高β淀粉樣蛋白的水平，而提高retromer水平則具有相反的效果。三年后，他指出，在動物模型中減少retromer也具有相同的作用，這些變化可導致阿爾茨海默氏病相關的癥狀。Retromer異常在帕金森氏病病中也被觀察到。
在一次科學會議的討論中，Small博士和共同資深作者Gregory A. Petsko教授、Dagmar Ringe博士一起，開始想知道是否有一種方法能夠使retromer穩定（即，防止其降解）和增強其功能。
其他研究人員已經確定了retromer的三維結構。Ringe博士稱：“我們的挑戰是要找到小分子或藥物分子伴侶，能結合retromer的薄弱點，并穩定整個蛋白復合物。”
這一切是通過計算機虛擬完成，篩選已知的化合物，模擬化合物如何與retromer蛋白復合物對接。（在常規篩選中，對化合物進行物理測試，以弄清它們是否與預期目標相互作用，這是一個昂貴而冗長的過程。）通過篩選，研究人員確定了100種潛在的retromer穩定候選化合物，其中24種表現出特別的前景。研究發現，其中一種化合物（稱為R55），可在復合物經受熱應力時，顯著增加retromer的穩定性。
然后，研究人員著眼于R55如何影響海馬神經元——參與學習和記憶的一種關鍵腦結構。本文第一作者、CUMC臨床病理學和細胞生物學助理教授Diego Berman指出：“一個問題是，這種化合物可能會有毒。但是在細胞培養的小鼠神經元中，我們發現R55是相對無毒的。”
更重要的是，隨后的實驗表明，在取自健康小鼠和阿爾茨海默氏病小鼠模型的神經元培養物中，化合物可顯著增加retromer水平，并降低β淀粉樣蛋白水平。目前，研究人員正在檢測R55在真實小鼠模型中的臨床療效。
Petsko博士稱：“這種特殊化合物取得成功的可能性很低，但是本文提供了retromer藥理學伴侶功效的原理論證。我們正在檢測R55，我們也將開發化學類似物，希望找到更有效的化合物。”
