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综述:靶向突触核蛋白病和tau蛋白病中病变蛋白的免疫治疗

更新时间:2025/7/14 17:11:36 浏览次数:473

这篇综述系统总结了靶向α-突触核蛋白(α-syn)和tau蛋白的被动免疫治疗(passive immunotherapy)在神经退行性疾病中的研究进展。文章详细分析了5种α-syn抗体和14种tau抗体的临床试验数据,揭示了临床前成功与临床结果差异的关键因素,并创新性提出针对共病理(co-pathology)的联合治疗策略,为开发新一代神经退行性疾病治疗手段提供了重要见解。

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引言

阿尔茨海默病(AD)临床试验经历数十年努力后,靶向β-淀粉样蛋白(Aβ)的单抗lecanemab获得FDA批准,标志着靶向病变蛋白的被动免疫治疗取得重大突破。然而,针对tau和α-突触核蛋白(α-syn)的免疫治疗临床评估进展缓慢,这两种蛋白分别是tau蛋白病和突触核蛋白病的关键病理蛋白。近期,靶向聚集α-syn的抗体prasinezumab在帕金森病(PD)快速进展亚组中显示出延缓运动症状进展的潜力,尽管未达到主要终点。同时,生物标志物策略的进展推动了tau靶向治疗设计的革新,将焦点转向替代终点和针对Aβ与tau的联合治疗。


α-突触核蛋白与突触核蛋白病

突触核蛋白病是一组以错误折叠α-syn异常积累为特征的神经退行性疾病。α-syn在PD、PD伴痴呆(PDD)和路易体痴呆(DLB)中形成路易小体(LBs)和路易轴突(LNs),在多系统萎缩(MSA)中则作为少突胶质细胞中的胶质胞质包涵体存在。由SNCA基因编码的α-syn是一种突触蛋白,调节神经递质释放、突触功能以及神经可塑性等多种细胞过程。尽管主要位于突触前终端,约5%的α-syn通常释放到脑脊液(CSF)和组织间液(ISF)中。


α-syn蛋白结构包含三个主要域:N端两亲性域(1-60残基)、中央非β-淀粉样成分(NAC)区(61-95残基)和带负电的C端域(96-140残基)。N端两亲性域形成α-螺旋结构,对与脂质膜的相互作用至关重要。家族性PD突变(如A30P、E46K)位于N端,与α-syn寡聚化能力变化相关。中央NAC区对聚集至关重要,其错误折叠导致神经退行性疾病中观察到的不可溶性病理α-syn形成。带负电的C端域在维持天然蛋白状态中发挥作用,该区域的突变或截断会加速纤维形成。


α-syn的翻译后修饰(PTMs)在LB和LN病理中起关键作用。作为研究最广泛的磷酸化位点,丝氨酸129(pS129)与α-syn聚集和毒性增加相关,显著影响神经元活动并增强α-syn与其他关键突触蛋白(如VAMP2和synapsin)的相互作用。然而,最近研究表明过度磷酸化可能阻止进一步聚集,显示潜在的保护机制。此外,α-syn截断(尤其是C端)显著促进突触核蛋白病进展。各种C端截短的α-syn形式存在于正常大脑和LB疾病大脑中,与聚集倾向增加和细胞活力下降相关。表达C端截短物种的转基因小鼠表现出PD样症状。


在病理条件下,细胞内α-syn单体易于自组装成β-片层结构,形成寡聚体和纤维,最终成为不溶性LBs。寡聚体被认为是通过构象模板化(称为朊病毒样传播)导致神经毒性和细胞间传播的最有毒物种。种子扩增试验(SAA)显示,特发性PD患者的CSF中存在模板化能力的α-syn形式。α-syn病理还可在PD和MSA早期阶段在外周器官(如肠道和皮肤)中检测到。此外,从PD与MSA患者大脑中提取的不同α-syn菌株表现出结构可变性以及不同的毒性和种子化能力,反映不同的疾病进展和临床结果。


tau蛋白与tau蛋白病

tau蛋白病是以过度磷酸化tau蛋白积累为特征的神经退行性疾病,形成神经元或胶质细胞中的神经原纤维缠结(NFTs)。tau蛋白病分为原发性和继发性。原发性tau蛋白病以tau蛋白聚集为主要病理特征,包括额颞叶痴呆、Pick病、进行性核上性麻痹(PSP)和皮质基底节变性(CBD)。继发性tau蛋白病(如AD)则表现为NFTs和Aβ斑块的混合病理。


tau由位于17q21-22染色体的MAPT基因编码,是一种主要位于神经元中的微管相关蛋白,在促进微管组装和稳定性、轴突运输及神经突生长中起关键作用。少量tau也存在于树突中,介导兴奋性毒性和调节突触可塑性。tau也被检测到存在于细胞外,通过细胞间传播促进病理扩散。细胞外tau寡聚体导致神经元核内陷,损害核质运输,可能加剧神经退行性疾病。


tau结构包含四个主要域:N端投射域、富含脯氨酸区、微管结合重复(MTBR)域和C端区。MAPT的选择性剪接产生六种异构体,差异在于N端插入(0N、1N、2N)和MTBR域数量(R1、R2、R3、R4)。tau的二聚化通过R2和R3中的六肽基序启动,这对tau聚集的种子化能力至关重要。根据积累的主要tau异构体,tau蛋白病可分为3R tau蛋白病(Pick病)、4R tau蛋白病(PSP)和混合3R/4R tau蛋白病(大多数继发性tau蛋白病)。


病理上,tau经历各种PTMs。在AD和其他tau蛋白病中发现高度泛素化tau。tau泛素化与赖氨酸乙酰化共同损害tau功能并促进其聚集。过度磷酸化是tau最广泛研究的突出病理特征,降低tau与微管的亲和力,促进可溶性tau向不溶性寡聚体和配对螺旋丝(PHFs)转化。这一过程还与突触破坏和线粒体运输受损相关,导致神经变性。值得注意的是,磷酸化tau(p-tau)形式(如p-tau181、p-tau217和p-tau231)在AD患者CSF和血液中升高,强调其作为诊断和干预评估生物标志物的效用。最近研究表明,p-tau217在AD鉴别诊断中优于p-tau181。此外,p-tau243对晚期AD的tau聚集体特别特异,与tau正电子发射断层扫描(PET)成像强相关。tau截断促进tau蛋白聚集,在疾病进展中发挥潜在作用。N端和C端截短的tau片段均产生病理效应。C端片段损害微管功能,增强朊病毒样传播和聚集,并增加Aβ产生,进一步传播AD病理。截短的tau片段(1-368)显著增强BACE1(β-分泌酶1)表达和Aβ产生,进一步传播AD病理。


tau以多种形式存在,从可溶性单体到不溶性纤维。不溶性NFTs是与神经退行性疾病持续时间和严重程度相关的经典毒性实体。然而,关于tau聚集是毒性功能获得还是正常功能丧失的结果存在持续争论。与α-syn类似,tau寡聚体由于能够通过诱导突触和线粒体功能障碍损害记忆巩固,被认为比纤维更有毒。此外,tau寡聚体可损伤神经元核,损害核质运输并改变致病基因表达。tau纤维表现出朊病毒样特性,包括种子化和促进正常tau蛋白纤维形成,以及促进tau聚集体在神经元间扩散。冷冻电镜结构研究揭示了不同tau蛋白病(如Pick病、慢性创伤性脑病(CTE)、CBD和PSP)中的不同tau菌株。这些菌株特异性在种子化时得以保留,突出了不同疾病中tau的结构异质性。


α-syn与tau的共病理

α-syn和tau的共存常见于突触核蛋白病和tau蛋白病。值得注意的是,超过50%的AD患者中发现细胞内α-syn沉积,而80%的AD和弥漫性LB病例髓质LBs中发现p-tau。最近研究表明,CSF α-syn可能通过涉及TNFR1(肿瘤坏死因子受体1)和ICAM-1(细胞间粘附分子-1)的炎症通路影响CSF总tau和p-tau181水平。较高CSF α-syn水平与非痴呆老年受试者的认知下降相关。此外,tau PHFs抗体可部分标记家族性PD和DLB病例同一神经元细胞内的LBs,提示这些疾病之间存在病理连续性。全基因组关联研究(GWAS)为它们的重叠提供了遗传证据。荟萃分析研究反复发现MAPT H1单倍型作为PD发病的风险位点。同时,多种MAPT倒位多态性被发现增加PD风险,并与PD患者痴呆发展强相关。

参考文献

Immunization targeting diseased proteins in synucleinopathy and tauopathy: insights from clinical trials

全国卫生产业企业管理协会医学检验产业分会 全国卫生产业企业管理协会实验医学分会
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