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帕金森病的希望:对α-突触核蛋白聚集抑制剂的研究突破

2018/5/25 13:54:36

  Jody Mason博士在美国JBC上发表文章,验证了构建抗α-Syn聚集肽抑制剂的方法,而且为潜在的药物候选分子提供了一种很有前途的肽序列梅森博士评论道:“使用CEM公司的Liberty Blue做多肽合成实验它能够快速合成研究所需的多肽,节省了我们大量的成本和时间,我们愿意尝试更多的研究,面对更多的风险挑战。Liberty Blue是我们实验室的一个很好的补充,我强烈建议其他研究人员使用这个系统。”


帕金森病是神经系统的一种渐进性疾病,约占所有痴呆症的15%。多见于老年人,据国内权威机构统计,我国65岁以上人群患病率大约是1.7%,并随年龄增长而升高,据推算,目前国内帕金森病患者已经超过220万。

目前的医学水平对这一病理改变的准确病因仍不清楚,也没有一个明确的诊断方法(主要依靠病史、临床症状及体征),目前药物治疗是最主要的治疗手段,手术治疗是药物治疗的一种有效补充。应用的治疗手段虽然不能阻止病情的进展,也无法治愈疾病,但能改善症状,有效的提高患者的生活质量。

对于这个“老大难”,各大药厂使出浑身解数,近几年,上市了几款帕金森新药,像奥匹卡朋(Opicapone)、GOCOVRI (缓释金刚烷胺)等,但对于这个渐进性的疑难病来说,仍未突破既往的作用靶点。迫于研发难度和资金压力,全球最大制药公司辉瑞在2018年年初宣布,将放弃研发治疗阿茨海默症和帕金森症的新药,裁撤时间科学研究和早期发展项目约300个相关职位,足可见研发帕金森类药物的困难程度。

帕金森的病理特征是蛋白质团簇的形成,这些蛋白质称为路易体。 α-Syn一种突触前神经元蛋白质作为路易体的主要成分,与帕金森病有密不可分的联系,因此引起了科学界极大的兴趣 目前的研究表明,α-Syn通过中间可溶的寡聚构象(称为原纤维)来帮助路易体。 这些原纤在神经元包涵体中沉积,然后通过影响细胞内靶标和突触功能而导致细胞死亡。

之前的研究已经证明,α-Syn的71-82区域负责整个140 mer蛋白的聚集。但是梅森博士的小组指出,早发性帕金森病相关的突变是在该蛋白质的另一个片段中发现的。在观察到大多数突变后,发现该突变位于或非常接近46-53区域,他们选择根据这个肽段检测一个10聚体,具体而言,他们创建了45-54序列的209952个成员库,其中包括已知的突变,以及如图1所示的一系列可选的残基选择。然后用多路复用的细胞内蛋白片段互补分析法(PCA)筛选该多肽在此基础上,从文库中筛选出约200个候选基因。随后,在序列选择生长条件下进行了基于竞争的主成分分析,阐明了生长速率的差异。竞争主成分分析从最初发现的200个α-Syn结合剂中获得了一个最有前途的序列,可以通过测序来确定。

 

1. α-Syn(TOP)的45-54生型序列被用来建立一个209952个成员肽库。包括与早发帕金森病相关的残基位置和选项(下划线和粗体表示部分)。

 

从竞争的PCA循环中鉴定的前导肽候选物能够与疾病相关的生型α-Syn结合并降低淀粉样蛋白的形成超过90%。梅森博士然后利用固相肽合成技术原生型45-54α-Syn肽(作为对照)和PCA衍生肽候选物,研究其对140聚体生型α-Syn结合的影响。从PCA研究中得到的肽能够防止生型α-Syn1:1化学计量下聚集,与原子力显微镜(图2)和THT染料结合试验一起证实,圆二色性实验证实几乎完全预防了多肽的β折叠二级结构。正如预期的选择方法,抑制剂也导致与α-Syn聚集相关的毒性大幅度降低。因此,研究不仅验证了构建抗α-Syn聚集肽抑制剂的方法,而且为潜在的药物候选分子提供了一种很有前途的肽序列。

 

2. 左边显示的是α-Syn蛋白形成的毒性淀粉样纤维的原子力显微镜图像。这些都是在帕金森病患者的大脑中发现的。右边是与新衍生肽混合的同一蛋白质。肽结合在α-Syn蛋白中的粘性部分,几乎完全阻止了纤维的形成。

梅森博士在2013年底开始使用CEM的 Liberty Blue™肽合成仪。该系统使他能够快速合成研究所需的多肽。相较于之前购买多肽,现在能够节省大量的成本和时间,这对他的工作来说是非常有价值的。另一个好处,梅森博士不再关心是否有足够的肽材料用于实验问题,因为现在他可以快速有效地制造更多的肽。梅森博士评论道:“自从有了Liberty Blue,我们愿意尝试更多的研究,并能面对更多的风险挑战。Liberty Blue是我们实验室的一个很好的补充,我强烈建议其他研究人员使用这个系统。”


Jody Mason博士发表的文章:

Intracellular Screening of a Peptide Library to Derive a Potent Peptide Inhibitor of a-Synuclein Aggregation

Journal of Biological Chemistry, 2015, 290 (12), 7426–7435

DOI: 10.1074/jbc.M114.620484