《自然》重磅:MIT大牛蔡立慧团队首次发现,ApoE4导致少突胶质细胞内部沉积胆固醇,干预胆固醇或成阿尔茨海默病新疗法

激动的心,颤抖的手,俺的偶像蔡老师,又发《自然》了!

前几天gantenerumab的两项3期临床试验宣告未达临床终点,实在是让奇点糕有点伤心,阿尔茨海默病(AD)天坑的“失败诅咒”太持久了,这几年差不多就是看着各路新药冒出一点儿希望,然后失败,失败了再战……其中蔡立慧团队研发的γ频率神经调节(gamma frequency neuromodulation)疗法显得颇有些可贵,技术么简单方便,一路走来顺风顺水,去年公布的临床数据也挺亮眼

一边等这个技术上市,另一边呢,咱们也可以看看蔡老师们又有什么新发现。今天《自然》刊登的这篇论文发现了AD最大风险基因ApoE4的新机制。蔡立慧团队和MIT的另一名计算生物学家Manolis Kellis团队合作,通过分析32名志愿者尸检大脑样本基因表达发现,ApoE4会导致少突胶质细胞中胆固醇错误积累,进而影响神经元髓鞘的功能。

厉害的是,通过药物调节胆固醇运输,能够很好地解决这个问题,并显著改善了携带ApoE4基因小鼠的认知功能!这肯定是给治疗AD指出了一条新路呀。

《自然》很给面子地配了两个评论和一期播客,播客已经给大家剪好放在顶端了,感兴趣的读者可以听听看。

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ApoE4可以说是关注AD的大家的老朋友了。ApoE4是AD最重要的遗传风险因素,虽然只和ApoE3差一个氨基酸,但携带一个ApoE4等位基因就能将AD风险提升3-4倍,如果是两个ApoE4等位基因,风险就会升至8-12倍

但是,ApoE4到底是怎么影响AD进展的呢?考虑到40%-50%的AD患者都携带ApoE4,如果能搞清楚这个过程、找到有效靶点,那么就等于一半患者都有希望用上药。

研究者们这次想了个狠招儿——不就是大海捞针吗,筛!

好的是我夸张了。研究者们拿到了32名志愿者的尸检大脑样本,其中有12名ApoE3/3、12名ApoE3/4、8名ApoE4/4,对他们前额叶皮层(PFC)细胞做了单核RNA测序(snRNA-seq),准备整体看一看,有没有ApoE4到底对基因表达有什么影响。其中携带ApoE3的志愿者中,患AD与否和性别都有考虑,到位。

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可以看到红色的脂质聚集在细胞核周围

排除不合格的,研究者们最终共得到了164741个单核转录组数据,经分析发现了486个受ApoE4影响的分子过程,包括各种炎症、免疫、突触、能量代谢相关通路,简而言之,和之前发现的一些现象很对得上。

别忘了,APOE大名叫做载脂蛋白,本职工作就是搞脂质的加工运输,所以研究者们把接下来的分析集中到了脂质相关的通路上。这一分析不要紧,有趣的结果出现了,研究者们发现,在ApoE4携带者的大脑中,脂质积累和脂质的种类都有所增加,特别值得一说的是,胆固醇的储存位置有了很大的变化。

在ApoE3/3神经细胞中,胆固醇主要存在于神经丝(neurofilament)附近,可以理解为轴突附近;但是在携带ApoE4神经细胞中,这个比例却从58%骤降到了19%,胆固醇更倾向于存在于细胞体内,而且超过8成都位于内质网中。

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携带ApoE4的神经细胞中,胆固醇从神经丝转移到了细胞体中

更有意思的是,这种把胆固醇揣怀里的变化,主要出现在一种并不起眼的神经细胞——少突胶质细胞中。

少突胶质细胞是中枢神经系统中产生髓鞘的细胞,髓鞘包裹着神经元的轴突,起到绝缘的作用,也参与神经元的新陈代谢。胆固醇则是形成和维持髓鞘的重要物资。

果不其然,在ApoE4的影响下,怀揣胆固醇的少突胶质细胞好像不会干这个活儿了,ApoE4携带者的神经元轴突外髓鞘要更少更薄

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ApoE4/4轴突外髓鞘更薄,轴突与含髓鞘的总直径比值更高

既然锅落到胆固醇这里了,那么抑制胆固醇的生物合成或促进胆固醇转运是否能够改善这个问题呢?

这里研究者们尝试了三种药物,包括两种抑制胆固醇合成的小分子,辛伐他汀和阿托伐他汀,以及一种促进胆固醇运输的小分子,2-羟丙基-β-环糊精

有一说一这个环糊精有点来头。前年有一家叫CycloTherapeutics的药企报告了一个数据,用治疗C型尼曼匹克病(俗称儿童AD)的环糊精类候选药物治疗了一名迟发性AD患者,治疗18个月后神经症状和认知水平都保持稳定,言语、情绪和行为还有一定的改善。

这次环糊精的效果也相当不错,能显著改善ApoE4/4神经元中胆固醇的分布。更令人激动的是,在ApoE4/4小鼠中能够显著改善小鼠的学习和记忆能力。

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环糊精显著改善了胆固醇“压仓”的问题

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环糊精治疗后小鼠的学习能力显著提高

由此我们看到一条新路了,瞄准胆固醇啊!这倒不光是环糊精了,药物之外,饮食和生活方式也都能起到一定的干预效果,就看后续具体的方案怎么设计了。其实脂质和各种神经细胞中的关系,蔡老师团队之前也有不少研究,最近我们就写过一篇与小胶质细胞的,发在另外一个矩阵号奇点神思上,这个号专注神经精神领域,推荐大家关注一下啦

另外本周《自然》刊登的另一篇AD相关论文也很有意思,他们发现最常见的淀粉样蛋白Medin实际上和Aβ沉淀是一种“共生”状态,或许也能成为有效的靶点。这篇论文还是OA的,简直有种很赚的感觉,安利!

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参考资料:

[1] https://www.nature.com/articles/s41586-022-05439-w

[2] https://www.nature.com/articles/d41586-022-03724-2

[3] https://www.nature.com/articles/d41586-022-03371-7

[4]https://www.businesswire.com/news/home/20200617005193/en/Cyclo-Therapeutics-Reports-on-Eighteen-Month-Expanded-Access-Program-in-Single-Alzheimer%E2%80%99s-Patient

文章来源:奇点网

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