iPSC療法、新靶點(diǎn)、單細(xì)胞測序，帕金森病新研究進(jìn)展解讀

帕金森病 （Parkinson's Disease，PD） ，是世界上第二常見的神經(jīng)退行性疾病，僅次于阿爾茨海默病，在全世界影響著超過1000萬人的生活，每年大約有60000名新患者確診。雖然基于多巴胺的標(biāo)準(zhǔn)治療可以在一定程度上緩解癥狀，但患者仍然會(huì)由于大腦黑質(zhì)中多巴胺神經(jīng)元的不斷丟失，終出現(xiàn)失能性運(yùn)動(dòng)障礙。

帕金森病的治療和診斷一直是十分熱門的研究領(lǐng)域，近帕金森病領(lǐng)域有了一些新的突破。通過這篇文章，我們一起了解下帕金森病領(lǐng)域的一些新發(fā)現(xiàn)、新進(jìn)展。

基于iPSC的帕金森療法即將進(jìn)入臨床

為什么帕金森病的iPSC療法能引起如此高度的重視呢？

歸根結(jié)底是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的多巴胺療法只能在一定程度上緩解癥狀，并不能從根本上解決問題，甚至對(duì)部分特殊帕金森患者完全無效。因此，這也促使醫(yī)藥界開發(fā)新的替代療法。

有研究表明，在帕金森病診斷之前，黑質(zhì)中就已經(jīng)丟失了大約50%的多巴胺能神經(jīng)元?；诙喟桶纺苌窠?jīng)元的細(xì)胞替代療法具有釋放多巴胺，重建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的潛力。這種個(gè)性化的前沿療法，可以從源頭上直接修復(fù)多巴胺能神經(jīng)元受損的大腦黑質(zhì)，緩解甚至逆轉(zhuǎn)帕金森癥狀，使帕金森患者重獲新生。

預(yù)防帕金森病的神經(jīng)退行性變

這項(xiàng)研究表明，病理性α-突觸核蛋白 （α-syn） 誘導(dǎo)的神經(jīng)退行性病變是通過 PAAN/MIF 核酸酶活性發(fā)生的。研究團(tuán)隊(duì)通過化合物篩選發(fā)現(xiàn)了一種可穿過血腦屏障的 PAAN/MIF 核酸酶抑制劑——PAANIB-1，它可以有效預(yù)防帕金森病的神經(jīng)退行性變。

簡單來說，在病理狀態(tài)下，細(xì)胞中大量的 DNA 損傷導(dǎo)致 DNA 修復(fù)酶 PARP-1 被大量激活，PARP-1 會(huì)通過代謝通路抑制有氧呼吸過程，從而促使調(diào)亡誘導(dǎo)因子 （AIF） 釋放并攜帶巨噬細(xì)胞遷移抑制因子 （PAAN/MIF） 入核，使染色質(zhì)凝集和 DNA 大片段化，終導(dǎo)致 Parthanatos 死亡。

Parthanatos死亡途徑

在另一方面，早在1912年，德國神經(jīng)病學(xué)家 Frederic Lewy 在帕金森患者的腦組織中發(fā)現(xiàn)了一些異常的蛋白聚集，它們被命名為路易體 （Lewy body） 。1997年，英國劍橋大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家 Michael Goedert 等發(fā)現(xiàn)了路易體的主要成分就是α-突觸核蛋白。自此，科學(xué)家們開始將α-突觸核蛋白與帕金森病聯(lián)系在一起。

在這篇 Cell 論文中，研究團(tuán)隊(duì)首先證明了 Parthanatos 死亡途徑中的 PAAN/MIF 核酸酶可以促使病理性α-突觸核蛋白的形成。當(dāng)研究人員將 PAAN/MIF 基因缺失或構(gòu)建其缺乏核酸酶活性的突變體時(shí)，可以帕金森病小鼠模型的多巴胺能神經(jīng)元的缺失和行為缺陷。

更重要的是，研究團(tuán)隊(duì)通過化合物篩選發(fā)現(xiàn)了 PAANIB-1，一種可穿越血腦屏障的 PAAN/MIF 核酸酶抑制劑，可預(yù)防 α-syn 預(yù)制纖維 （α-Syn PFF） 、AAV-α-syn 過表達(dá)或 MPTP 中毒等機(jī)制誘導(dǎo)的帕金森病小鼠模型中的神經(jīng)退行性變。

研究模式圖

這些發(fā)現(xiàn)表明 Parthanatos 死亡途徑相關(guān)的 PAAN/MIF 核酸酶抑制劑可能是治療帕金森病的潛在藥物，為新的帕金森治療方案的出現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。

單細(xì)胞測序時(shí)代的帕金森病

大腦黑質(zhì)的多巴胺能神經(jīng)元病變是帕金森病的病理標(biāo)志，然而，科學(xué)家們也觀察到黑質(zhì)致密部 （SNpc） 的一些神經(jīng)元甚至可以存活到帕金森病的晚期階段，這表明不同的黑質(zhì)神經(jīng)元對(duì)帕金森病導(dǎo)致的神經(jīng)退化具有差異性。

對(duì)此，更清楚地了解脆弱神經(jīng)元的特定分子特征，以及導(dǎo)致其死亡的相關(guān)分子級(jí)聯(lián)事件，可以為完善帕金森病的實(shí)驗(yàn)室模型提供機(jī)會(huì)，并有助于改善帕金森病的預(yù)后或發(fā)展細(xì)胞類型特異性治療。

該研究開發(fā)了一種選擇性富集死亡帕金森患者黑質(zhì)致密部的多巴胺能神經(jīng)元的方法，并在富集后通過單細(xì)胞核RNA測序 （snRNA-seq） 對(duì)這些來自帕金森病患者的多巴胺能神經(jīng)元進(jìn)行轉(zhuǎn)錄譜分析，以此確定了10個(gè)不同的多巴胺能神經(jīng)元亞群。

研究團(tuán)隊(duì)還通過一種高分辨率空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)——Slide-seq，沿著黑質(zhì)致密部的背側(cè)-腹側(cè)軸對(duì)這些細(xì)胞亞群進(jìn)行了空間定位。他們發(fā)現(xiàn)，一個(gè)以 AGTR1 基因表達(dá)為標(biāo)志的多巴胺能神經(jīng)元亞群在帕金森病中高度易損，它們?cè)诳臻g上位于黑質(zhì)致密部的腹側(cè)層，并表現(xiàn)出強(qiáng)的 TP53 和 NR2F2 上調(diào)。

snRNA-seq確定10個(gè)多巴胺能神經(jīng)元亞群

更關(guān)鍵的是，這類帕金森病易損細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄特征與之前的全基因組關(guān)聯(lián)分析 （GWAS） 帕金森病高表達(dá)基因高度重合。這表明，細(xì)胞內(nèi)的一些分子機(jī)制可能在某些多巴胺能神經(jīng)元亞群對(duì)帕金森病的選擇脆弱性中起著重要作用。

這項(xiàng)基于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序的發(fā)現(xiàn)，有助于人們更好地理解帕金森病的病因，找到在帕金森病中易損的多巴胺能神經(jīng)元，這對(duì)于測試帕金森病新藥或療法的效果有著積極的意義。

總而言之，帕金森病仍有許多謎題等著我們?nèi)ソ獯?，無論是 iPSC 衍生的帕金森病自體神經(jīng)元替代療法的臨床推進(jìn)，還是 Parthanatos 死亡途徑、α-突觸核蛋白和帕金森病的聯(lián)系。這些新進(jìn)展都提醒我們，仍需要加快腳步，繼續(xù)探索未知的領(lǐng)域，人類才能攻克帕金森病乃至其他的神經(jīng)退行性疾病。