多肽,探索治療阿爾茨海默癥的可能
近期,年度催淚電影《媽媽!》熱映,該片講述了一位85歲媽媽照顧65歲患有阿爾茨海默癥女兒的感人親情故事。影片聚焦老年群體和阿爾茨海默癥家庭,深入剖析阿爾茨海默病如何改變一對老年母女的晚年命運,引發(fā)社會各界對阿爾茨海默癥的關注。
電影《媽媽!》劇照
如果給人類的疾病按照殘酷性排序,阿爾茨海默癥無疑排名靠前。阿爾茨海默癥(AD)患者腦海里就像是有一塊橡皮,逐漸擦去記憶,從遺忘事物、遺忘親人到遺忘自己,患者每天都在承受疾病的困擾和忘記的痛苦,他們的身后,是無數(shù)個承受著記憶傷痛的家人。
01
關于阿爾茨海默癥
阿爾茨海默癥(Alzheimer's Disease, AD),是發(fā)生在老年期及老年前期,以進行性認知功能障礙、精神行為異常和社會生活功能減退為特征的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變。1906年德國神經(jīng)病理學家阿爾茨海默首次報告了一例具有進行性癡呆表現(xiàn)的51歲女性患者的病例,此后在1910年這種病便命名為阿爾茨海默癥。
AD是最常見的老年性癡呆癥,其認知功能障礙由輕度的情緒不穩(wěn)、對周圍的人冷淡,逐漸發(fā)展到重度的健忘、失語、失用乃至失認,最終完全失去肌肉的控制,這對患有AD的老年人及家庭來說,不僅僅在經(jīng)濟方面有著巨大的負擔,而且在生活方面也造成了沉重的影響。隨著目前社會人口預期壽命的增長,在老年人群范圍內(nèi)AD的發(fā)病率呈現(xiàn)大幅上升的趨勢。
02
阿爾茨海默癥治療市場前景廣闊
AD是引起癡呆的最主要原因,據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,全球已有超過5500萬人患有癡呆癥,預計到2050年,這一數(shù)字將上升到1.39億。2019年,全球癡呆癥估算相關的公共衛(wèi)生成本為1.3萬億美元[1]。而我國目前約有1000萬AD患者,預計到2050年將增加到3000萬[2]。因此,深入研究AD病因和病理機制,加速開發(fā)有效的AD預防和診療方案,已成為我國乃至全世界神經(jīng)科醫(yī)生和生物醫(yī)藥企業(yè)的一項重要任務。
2019年、2030年和2050年患癡呆癥的人數(shù)(單位:百萬)
根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2021-2026年中國阿爾茲海默癥診斷行業(yè)應用市場需求及開拓機會研究報告》顯示,受醫(yī)療水平提升,人均收入增長等因素的帶動,我國AD診斷市場規(guī)模不斷的擴大,在2020年達到220億元,近四年年復合增長率為3.5%,未來在居民自身健康意識不斷提升的大背景下,預計到2025年我國AD診斷市場規(guī)模將達到265億元。若未來我國醫(yī)療水平不斷提升,AD診斷價格不斷降低,且能夠健康體檢,實現(xiàn)大范圍定期篩查,則我國AD診斷市場規(guī)將破千億元左右。就市場方面來看,目前在AD診斷領域布局的企業(yè)較少,市場商業(yè)化程度較低,未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
03
阿爾茨海默癥的發(fā)病機制
阿爾茨海默癥患者大腦的病理改變呈彌漫性腦萎縮,鏡下病理改變以老年斑、神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFTs)和神經(jīng)元減少為主要特征。老年斑中心是β淀粉樣蛋白( B-amyloid, Aβ),神經(jīng)原纖維纏結(jié)的主要組分是高度磷酸化的微管相關蛋白,即tau蛋白。
目前比較公認的阿爾茨海默癥發(fā)病機制是β-淀粉樣蛋白瀑布假說(the amyloid cascade hypothesis),認為β淀粉樣蛋白的生成和清除失衡是神經(jīng)元變性和癡呆發(fā)生的始動因素,其可誘導tau蛋白過度磷酸化、炎癥反應、神經(jīng)元死亡等一系列病理過程。同時,阿爾茨海默癥患者大腦中存在廣泛的神經(jīng)遞質(zhì)異常,包括乙酰膽堿系統(tǒng)、單胺系統(tǒng)、氨基酸類及神經(jīng)肽等。
阿爾茨海默癥的病理生理學[3]
然而從發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默癥到現(xiàn)在100多年,盡管科學家們投入了大量的時間和精力,其發(fā)病機制仍不完全清楚,治療該疾病的藥物副作用大且治療效果有限,因此探索AD發(fā)病機制及尋找新的藥物靶點仍然是科學界研究的重點。
04
多肽-治療阿爾茨海默癥最新研究進展
生物活性肽在自然界中廣泛存在,在生命活動中起著非常重要的調(diào)節(jié)作用。活性多肽作為藥物支持和治療中的一種特殊功能性物質(zhì),極具發(fā)展?jié)摿团R床應用價值。大量研究表明,多肽在防治腦退行性疾病和認知功能障礙方面有積極的作用。
LL-37治療阿爾茨海默癥病理新機制
近日,中國科學院昆明動物研究所賴仞研究員團隊牽頭發(fā)現(xiàn)抗菌肽LL-37的表達在AD病人中大腦顯著增加,進一步研究發(fā)現(xiàn)LL-37可以誘導氯離子通道CLIC1上調(diào)和膜轉(zhuǎn)移、并激活CLIC1從而誘導氧化自由基產(chǎn)生、神經(jīng)膠質(zhì)細胞過度興奮、神經(jīng)性發(fā)炎等。
小鼠和獼猴動物實驗顯示,LL-37可以導致Aβ表達量升高、神經(jīng)原纖維纏結(jié)、神經(jīng)元死亡,尤其可以導致腦萎縮和側(cè)腦室腦腔體積擴大、神經(jīng)突觸可塑性和認知記憶能力損傷等AD相關病理癥狀。CLIC1基因敲除小鼠或者干預CLIC1-LL-37互作顯著抑制了這些病理癥狀的發(fā)生。有趣的是,他們還比較了不同動物物種來源的LL-37類似物對CLIC1的激活能力,結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有人類和白頰長臂猿來源的LL-37才能激活CLIC1,而小鼠和其他靈長類動物來源的LL-37沒有能力激活CLIC1。
基于該結(jié)果和以前其他的一些研究及假設,他們謹慎地推論AD也許只在人類和極少數(shù)靈長類動物種類上發(fā)生??紤]到AD發(fā)生與感染的關聯(lián)性及LL-37作為一種抗菌肽在感染情況下高表達,LL-37可能是AD發(fā)生的一種重要驅(qū)動因子。此外,該研究也第一次發(fā)現(xiàn)了CLIC1的內(nèi)源性激動劑LL-37。干預LL-37、CLIC1或者CLIC1-LL-37互作提供了可能的AD治療或者藥物研發(fā)策略。
LL-37激活CLIC1通道誘導神經(jīng)毒性促進阿爾茨海默癥疾病進程[4]
一種有潛力治療阿爾茨海默癥的肽
美國阿拉巴馬大學的研究人員開發(fā)了一種有潛力治療阿爾茨海默癥的肽,主要是針對阿爾茨海默癥中的癲癇發(fā)作,研究結(jié)果以A peptide blocking thethe ADORA1-neurabin interaction is anticonvulsant and inhibits epilepsy in an Alzheimer’s model [5]為題發(fā)表在JCI insight 上。
內(nèi)源性腺苷激活a1受體(A1R)是一種自我終止癲癇發(fā)作和保護神經(jīng)元免受興奮性毒性的內(nèi)在機制。然而,靶向A1R治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病的藥物已被其在神經(jīng)系統(tǒng)外廣泛表達相關的副作用所阻礙。在這里,研究人員的目標是靶向神經(jīng)特異性的A1R/神經(jīng)abin/調(diào)節(jié)蛋白4(A1R/神經(jīng)abin/RGS4)復合物,該復合物決定大腦中A1R信號強度和反應結(jié)果。他們開發(fā)了一種肽,可以阻斷A1R-神經(jīng)蛋白相互作用以增強A1R活性。
圖1.A1R-CT肽顯示有效的抗癲癇和神經(jīng)保護作用。
圖2.鼻內(nèi)注射A1R-CT肽可有效降低APP/PS1小鼠大腦中的癲癇活動。
在側(cè)腦室內(nèi)或靜脈注射這種肽,對紅藻酸鹽引起的癲癇發(fā)作和神經(jīng)元死亡有明顯的保護作用。此外,在自發(fā)性癲癇發(fā)作的AD小鼠模型中,鼻腔傳遞這種阻斷肽降低了癲癇發(fā)作頻率。值得注意的是,該肽的抗驚厥和神經(jīng)保護作用通過增強大腦內(nèi)源性腺苷的A1R功能來實現(xiàn),從而避免了與外周組織和器官中A1R激活相關的副作用。他們的研究揭示了潛在的新的抗癲癇療法,適用于癲癇和其他神經(jīng)系統(tǒng)疾病與癲癇的并發(fā)發(fā)作。
Humanin降低阿爾茨海默癥患病風險
2020年6月23日,美國南加州大學的Pinchas Cohen等人在 Aging 雜志上發(fā)表題為:The mitochondrial derived peptide humanin is a regulator of lifespan and healthspan[6]的研究論文。
該研究首次證明了來自線粒體的多肽——Humanin,能夠延長壽命,降低阿爾茨海默氏癥等年齡相關疾病的患病風險,對調(diào)節(jié)動物和人類的身體健康和壽命至關重要。
長期的研究表明,線粒體不僅僅細胞的能量工廠,還與細胞的許多生命活動息息相關,譬如細胞凋亡等。humanin是線粒體內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的一種多肽,在所有動物中都能找到它的存在。這意味著humanin是一種在進化過程中高度保守的蛋白,并可能發(fā)揮著重要作用。
研究人員分析了一小部分阿爾茨海默癥患者和對照組的腦脊液樣本,發(fā)現(xiàn)阿爾茨海默癥患者的humanin水平要低得多。此外,在新生兒臍帶血樣本中,高水平的humanin與高水平的線粒體DNA (mtDNA)拷貝數(shù)相關。
線粒體DNA拷貝數(shù)的減少本身與許多不同的疾病有關,如癌癥、腎臟疾病病和心血管疾病等,而humanin水平會隨線粒體DNA (mtDNA)拷貝數(shù)的減少而降低,這意味著humanin能降低阿爾茨海默氏癥等年齡相關疾病的患病風險。
關于阿爾茨海默癥的研究,研究者們從未停止探索的腳步,小編相信,總有一天,守得云開見月明。未來,隨著對生物活性肽的深入研究,將會有更多的對阿爾茨海默癥有重大意義的生物活性肽會被發(fā)現(xiàn),為阿爾茨海默癥的防治提供新的策略。
05
湃肽 高技術(shù)壁壘的多肽合成研發(fā)平臺
浙江湃肽生物股份有限公司成立于2015年,是一家具有央企背景,以“醫(yī)藥多肽”產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)為主的國家級高新技術(shù)企業(yè),也是唯一一家國家級“專精特新”小巨人多肽生產(chǎn)企業(yè),設有浙江省博士后工作站和院士專家工作站,擁有全球領先的全固相合成多肽開發(fā)與生產(chǎn)工藝,多肽相關發(fā)明授權(quán)專利38項,是目前國內(nèi)專業(yè)提供多肽產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模較大,品種較全,科技含量較高的企業(yè)。
目前公司一期占地12.6畝,二期57.72畝,二期建成后將具備年產(chǎn)多肽原料1200KG 的生產(chǎn)能力,三期工程占地610畝,目前已征地304畝,計劃年內(nèi)開工建設,將建成中國最大的多肽產(chǎn)業(yè)園和多肽中央研究院,并通過不斷引進高層次人才、完善研發(fā)平臺、布局前瞻性技術(shù)等方式,提高企業(yè)整體核心競爭力,努力成為多肽行業(yè)方向標。
未來,湃肽將繼續(xù)深耕多肽產(chǎn)業(yè)化領域的高值開發(fā),不斷創(chuàng)新和突破,積極布局創(chuàng)新藥的產(chǎn)研,為推動醫(yī)藥大健康產(chǎn)業(yè)持續(xù)利好發(fā)展,貢獻自己的一份綿力。
掃碼關注我們
解鎖更多資訊
向上滑動閱覽
參考文獻:
[1]Greenblatt C, World Health Organization. Dementia. [September 28,2021]; Available from: https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/dementia.
[2]王英全,梁景宏,賈瑞霞,徐勇.2020-2050年中國阿爾茨海默病患病情況預測研究[J].阿爾茨海默病及相關病,2019,2(01):289-298.
[3]Akash Verma,Digambar Kumar Waiker,Bhagwati Bhardwaj,et al.The molecular mechanism, targets, and novel molecules in the treatment of Alzheimer’s disease.Bioorg Chem 2022 Feb;119:105562.
[4]Xue Chen,Suixin Deng,Wenchao Wang,et al.Human antimicrobial peptide LL-37 contributes to Alzheimer's disease progression.Mol Psychiatry 2022 Sep 22.
[5]Shalini Saggu,Yunjia Chen,Liping Chen,et al.A peptide blocking the ADORA1-neurabin interaction is anticonvulsant and inhibits epilepsy in an Alzheimer's model.JCI Insight 2022 Jun 8,7(11):e155002.
[6]Kelvin Yen, Hemal H Mehta, Su-Jeong Kim,et al.The mitochondrial derived peptide humanin is a regulator of lifespan and healthspan.Aging (Albany NY) 2020 Jun 23,12(12):11185-11199.