关爱老人，让“夕阳”更美 — Biacore在帕金森氏症发病机制及治疗药物开发中的应用

帕金森氏症（Parkinson’s disease，简称PD）是一种影响中枢神经系统的神经退行性疾病，是四大常见的神经退行性疾病之一。目前帕金森氏症治疗手段有限，临床上多以脑深层刺激手术以及左旋多巴(levodopa)和多胺激动剂(dopamine agonists)的药物治疗为主。无论是药物治疗或者神经外科手术，都仅能减轻疾病症状，且伴有不同程度的并发症与副作用。

至今帕金森氏症的致病机制尚不清楚，学界普遍认为与中脑黑质多巴胺神经元退化相关。目前的研究证据发现α-突触核蛋白 （α-synuclein）在中脑黑质多巴胺神经元的病理性高表达并聚集是导致其致病的主要原因之一。虽然已经发现使用反义寡核苷酸和siRNA在帕金森病模型中使α-synuclein表达量降低，对多巴胺神经元能起到保护作用。但由于他们穿越血脑屏障和神经元细胞膜的能力有限，无法有效到达病灶，仍不能满足临床治疗的需求。因此找到能穿越血脑屏障和神经元细胞膜的药物对于PD的临床治疗十分重要。

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重庆医科大学附属儿童医院与加拿大英属哥伦比亚大学合作在Nature子刊Communications Biology发表题为Development of an α-synuclein knockdown peptide and evaluation of its efficacy in Parkinson’s disease models的研究论文，报道了由加拿大皇家科学院院士王玉田教授团队开发的一种多肽Tat-βsyn-degron，能够快速降解α-synuclein，在帕金森病小鼠模型中显著降低由帕金森诱导的神经元损伤和运动损伤，是一种有潜力的帕金森症临床治疗手段。

研究人员开发的这种靶向α-synuclein的多肽Tat-βsyn-degron包含三个结构域(1) N端质膜转导结构域Tat，能够有效穿透血脑屏障和神经元细胞膜 (2) α-synuclein蛋白结合域β-syn（β-synuclein），由β-syn的36-45位氨基酸组成 (3)蛋白酶体靶向结构域degron，介导α-synuclein与蛋白酶体的结合，诱发蛋白质降解( 图1a)。

那么这种构建的治疗性多肽药物是否能够特异性结合α-synuclein呢？研究人员构建了两个FLAG标记的靶向多肽（FLAG-βsynN-degron和FLAG-βsyn-degron，图1b） ，为βsyn的36-45之间的天然或反向氨基酸序列，并含有Degron结构域。然后利用Biacore直接验证了构建的多肽药物与α-synuclein的结合。

研究人员首先使用CM5芯片偶联α-synuclein蛋白 (1500RU, in 10mM acetate buffer, pH 3.1) ，然后将Tat-βsynN-degron和Tat-βsyn-degron稀释成不同的浓度梯度 (0.20, 0.39, 0.78, 1.56, 3.13, 6.25, 12.50 μM)进样(30 μL/min, 180s)。结果显示，两种多肽虽然使用βsyn36-45位天然或反向的氨基酸序列，但与α-synuclein结合的传感图与信号强度相似，同时也确认这两个多肽具有相似的亲和力（图2cd）。而作为对照的HBS缓冲液和只有Tat结构域的多肽，与偶联的α-synuclein没有结合或仅有很低的信号（图2ab）。通过比较不同多肽进样200s的响应值（图2e），可以看到构建的多肽能特异性靶向α-synuclein。其中βsyn结构域是结合α-synuclein的主要位点。

因为Tat -βsyn-degron比Tat -βsynN-degron更稳定，研究人员选择Tat -βsyn-degron用于后续的动物实验。在PD 的M83小鼠模型中，腹腔注射Tat-βsyn-degron能够显著降低 α-synuclein的聚集。在PD的MPTP小鼠模型中，Tat-βsyn-degron短肽在降低α-synuclein寡聚体，减少多巴胺神经元死亡的同时，能够挽救MPTP小鼠模型的运动损伤。

回顾整篇文章，研究人员采用Biacore在分子水平上证实了构建的多肽药物与靶点结合的特异性，在两个PD的动物模型中都表明Tat-βsyn-degron能有效降低α-synuclein，是一个有潜力的临床治疗手段。

除了帕金森氏症之外，Biacore在其他神经退行性疾病如阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease，AD）的发病机制和治疗药物开发中也都有十分耀眼的表现，点击此处立即查看：通过8个故事，看Ta对于Alzheimer研究的巨大贡献。

综上所述，Biacore作为被中美日药典收录的分子互作技术，已广泛应用于多种神经退行性疾病的发病机制研究，也助力一大批治疗药物如Aducanumab抗体、GV-971(甘露特钠胶囊)等从研发走向上市。相信有了Biacore的助力，科学家们对神经退行性疾病的发病机制研究会更加深入，未来还会有更多有效的治疗药物出现，人类未来的老年生活值得期待！