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《Brain》:光氧化催化剂可治疗阿尔茨海默病

最近在小鼠身上测试的一种小的光激活分子,代表了一种清除阿尔茨海默病患者脑中发现的淀粉样蛋白斑块的新方法。如果在人类身上得到完善,这项技术可以作为免疫疗法的替代方法,并用于治疗由类似淀粉样蛋白引起的其他疾病。

东京大学官网4月14日消息

研究人员将这种分子直接注射到患有阿尔茨海默病的活小鼠的脑中,然后用一种专门的探针将光线照射到小鼠的脑中,每天30分钟,持续一周。对小鼠脑组织的化学分析显示,治疗显著降低了淀粉样蛋白。使用阿尔茨海默病患者捐赠的人类脑样本进行的其他实验的结果支持了未来在人类中使用的可能性。

“我们研究的重要性在于开发这种技术,以靶向淀粉样蛋白,增强免疫系统清除它,”东京大学(University of Tokyo)讲师、最近发表在《大脑》(Brain)上的这项研究的联合第一作者Yukiko Hori说。

研究于2021年4月14日发表在《Brain》(最新影响因子:11.337)杂志上

该研究小组开发的小分子被称为光氧化催化剂(photo-oxygenation catalyst)。它似乎通过两个步骤治疗阿尔茨海默病。

首先,催化剂使淀粉样斑块不稳定。氧合作用,即添加氧原子,可以通过改变分子之间的化学键使其不稳定。洗衣粉或其他被称为“氧气漂白剂”的清洁剂使用类似的化学原理。

这种催化剂的设计目标是淀粉样蛋白的折叠结构,并可能通过交联特定的部分称为组氨酸残基起作用。在近红外光激活之前,这种催化剂是惰性的。因此,研究人员设想,在未来,这种催化剂可以通过注射到血液中,并通过光照射到特定的区域,从而被输送到全身各处。

其次,不稳定的淀粉样蛋白会被小胶质细胞清除,小胶质细胞是大脑的免疫细胞,它会清除健康细胞外的受损细胞和碎片。研究人员利用培养皿中生长的小鼠细胞,观察到小胶质细胞吞噬含氧淀粉样蛋白,然后在细胞内的酸性隔间中将其分解。

“我们的催化剂结合的是淀粉样蛋白的特定结构,而不是独特的基因或氨基酸序列,所以同样的催化剂可以应用于其他淀粉样蛋白沉积,”东京大学领导该项目的教授Taisuke Tomita说。

美国临床肿瘤学会(American Society of Clinical Oncology,ASCO)估计,在美国,每年有4,000人被诊断出患有由脑外淀粉样蛋白引起的疾病,统称为淀粉样变性(amyloidosis)。

光氧化催化剂应该能够清除淀粉样蛋白,无论它在何时何地在体内形成。虽然一些现有的阿尔茨海默病治疗可以减缓新的淀粉样斑块的形成,但清除现有的斑块对阿尔茨海默病特别重要,因为淀粉样蛋白在症状出现前数年就开始聚集。

该研究小组目前正在改进催化剂的设计,这样它就可以被穿透颅骨的光线激活。

参考文献

Source:University of Tokyo

Power of light and oxygen clears Alzheimer’s disease protein in live mice

Reference:

Shuta Ozawa, Yukiko Hori, Yusuke Shimizu, Atsuhiko Taniguchi, Takanobu Suzuki, Wenbo Wang, Yung Wen Chiu, Reiko Koike, Satoshi Yokoshima, Tohru Fukuyama, Sho Takatori, Youhei Sohma, Motomu Kanai, and Taisuke Tomita, "Photo-oxygenation by a biocompatible catalyst reduces amyloid-β levels in Alzheimer’s disease model," Brain: April 14, 2021, doi:10.1093/brain/awab058.

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