神經(jīng)退行性疾病(ND)是一組異質(zhì)性復雜疾病，其特征是神經(jīng)元丟失和神經(jīng)系統(tǒng)不同區(qū)域的進行性退行性變性。ND是世界范圍內(nèi)一個重大的健康問題，發(fā)病率不斷上升。盡管ND的確切發(fā)病機制尚不清楚，但已經(jīng)提出了遺傳、表觀遺傳和環(huán)境因素之間的復雜相互作用。迄今為止，還沒有開發(fā)出有效的治療方法來減緩、阻止或預防任何ND。動物模型和細胞系研究表明，細胞凋亡似乎在阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓氏病和肌萎縮側(cè)索硬化癥等幾種ND的進展中起著關(guān)鍵作用。此外，在ND患者的大腦中發(fā)現(xiàn)了許多垂死的神經(jīng)元，這些情況通常與嚴重的細胞損失有關(guān)，伴隨著典型的凋亡形態(tài)特征，如染色質(zhì)凝縮、DNA斷裂和半胱氨酸蛋白酶的激活。因此，靶向細胞凋亡可能延緩ND進展。

1. 阿爾茨海默病的多靶點聯(lián)合治療

阿爾茨海默病(AD)的復雜病理嚴重限制了單靶點藥物干預的有效性，因此需要多管齊下的治療策略。南開大學化學學院功能高分子材料重點實驗室Dong-Sheng Guo團隊以β-淀粉樣蛋白(Aβ)纖維性顫動和氧化應激為模型，構(gòu)建了胍修飾杯芳烴與抗壞血酸棕櫚酸酯共組裝并在杯芳烴腔內(nèi)負載植酸二鉀的超分子多功能整合體(IP6@GCA/AP)^[1]。這個多用途系統(tǒng)可以同時解決一系列關(guān)鍵事件，包括抑制Aβ的產(chǎn)生和聚集、Aβ原纖維的分解、Aβ代謝清除的加速以及氧化應激的調(diào)節(jié)(圖1)，這被證實可以顯著改善5×FAD小鼠的認知障礙，減少Aβ斑塊含量，神經(jīng)炎癥和神經(jīng)元凋亡。這為解決靶點選擇中的困惑提供了一條途徑，并實現(xiàn)了最佳的功能整合，以尋求易于獲得的個性化AD處方。

                                                                              圖1 IP6@GCA/AP共組裝及其在Aβ纖維性顫動和氧化應激病理過程中的綜合干預

2. Mtf1是突變亨廷頓蛋白毒性的抑制劑

亨廷頓氏病(HD)是一種由亨廷頓蛋白(HTT)基因CAG重復擴增引起的神經(jīng)退行性疾病。由此產(chǎn)生的突變HTT(mHTT)蛋白通過多種機制誘導毒性和細胞死亡，目前尚無有效的治療方法。意大利帕多瓦大學生物學系Graziano Martello團隊在多能性小鼠胚胎干細胞(ESCs)中進行全基因組篩查，以鑒定mHTT毒性的抑制因子^[2]。在已鑒定的與HD相關(guān)過程相關(guān)的抑制因子中，他們重點研究了金屬反應元件結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子1(Mtf1)。Mtf1的強制表達抵消了mHTT在小鼠ESCs和人類神經(jīng)元前體細胞中引起的細胞死亡和氧化應激。在斑馬魚中，Mtf1減少了mHTT誘導的畸形和凋亡。在R6/2小鼠中，Mtf1消除了運動缺陷，減少了mHTT聚集和氧化應激(圖2)。這些結(jié)果表明，Mtf1表達抑制了mHTT在體外和兩種體內(nèi)HD模型中引起的有害影響，表明靶向Mtf1可能是一種針對HD的治療策略。

                                                                                                   圖2 AAV載體遞送Mtf1緩解R6/2小鼠的運動缺陷

3. α-突觸核蛋白基因進行表觀遺傳修飾治療帕金森病

在帕金森病(PD)患者中，SNCA(α-synuclein基因)的異常甲基化已被報道，可能是一個潛在的治療靶點。陜西師范大學生命科學學院藥物資源與天然藥物化學重點實驗室Xiaobing Wang團隊建立了一個基于外泌體CRISPR干預系統(tǒng)的表觀遺傳調(diào)控平臺^[3]。在聚焦超聲(FUS)的幫助下，打開血腦屏障，攜帶RVG靶向肽、sgRNA和dCas9-DNMT3A的工程外泌體(命名為RVG CRISPRi Exo)被有效地遞送到腦損傷中，并誘導SNCA的特異性甲基化(圖3)。在體內(nèi)，F(xiàn)US聯(lián)合RVG CRISPRi Exo顯著改善了PD小鼠的運動表現(xiàn)、平衡協(xié)調(diào)和神經(jīng)敏感性，大大下調(diào)了建模引起的α-synuclein(α-syn)的升高，挽救了細胞凋亡，緩解了小鼠PD的進展。焦磷酸測序結(jié)果表明，RVG CRISPRi Exo可以在SNCA的特定位點甲基化CpG，這種微調(diào)編輯在PD模型小鼠中取得了良好的治療效果。在體外，RVG CRISPRi Exo下調(diào)SNCA轉(zhuǎn)錄本和α-syn表達，減輕神經(jīng)元細胞損傷?？偟膩碚f，這些發(fā)現(xiàn)為基于工程外泌體的靶向腦納米遞送的發(fā)展提供了原理證明，并為腦疾病的表觀遺傳調(diào)控提供了見解。

                                                                                   圖3 RVG CRISPRi Exo在FUS引導下實現(xiàn)對PD模型小鼠SNCA表達的靶向干預

云克隆不僅可提供多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型，包括帕金森、阿爾茲海默癥、焦慮癥、慢性應激抑郁等，涵蓋常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病。還具有各類神經(jīng)系統(tǒng)疾病和細胞凋亡檢測指標及上述Aβ、a-Syn、Mtf1等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進行細胞凋亡與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)研究。

參考文獻

[1]Li WB, Xu LL, Wang SL, et al. Co-Assembled Nanoparticles toward Multi-Target Combinational Therapy of Alzheimer's Disease by Making Full Use of Molecular Recognition and Self-Assembly. Adv Mater. 2024;36(28):e2401918.(IF=27.4)

[2]Ferlazzo GM, Gambetta AM, Amato S, et al. Genome-wide screening in pluripotent cells identifies Mtf1 as a suppressor of mutant huntingtin toxicity. Nat Commun. 2023;14(1):3962.(IF=14.7)

[3]Kong W, Li X, Guo X, et al. Ultrasound-Assisted CRISPRi-Exosome for Epigenetic Modification of α-Synuclein Gene in a Mouse Model of Parkinson's Disease. ACS Nano. 2024;18(11):7837-7851.(IF=15.8)