光控聚集为候选药物提供人源测试模型
2023 年 6 月 19 日，约翰斯·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）等团队在 Cell Stem Cell 报告一项帕金森病药物研究。研究使用人源诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells，iPSCs）衍生的中脑多巴胺能神经元和类器官，评价候选物对蛋白聚集及神经元损伤的作用。
研究者建立光遗传辅助 α-突触核蛋白聚集诱导体系（optogenetics-assisted α-synuclein aggregation induction system，OASIS），用光控制 α-突触核蛋白（α-synuclein，α-syn）的聚集。该设计针对一个建模困难：细胞重编程会重置部分衰老相关状态，使患者来源细胞较难重现晚发疾病中长期累积的蛋白病理。
1280 种化合物经成像筛选和神经元复核
初筛使用带有 OASIS 的 SH-SY5Y 细胞。研究者用高内涵成像（high-content imaging，HCI）分析聚集体相关信号，在 1280 种化合物中选出 19 种潜在命中物，再经复核筛出 5 种候选物，进入患者来源神经元评价。
这 5 种候选物都降低了人源多巴胺能神经元中的 α-syn 聚集指标。其中 C 021 dihydrochloride（CDC）与 BAG956 还提高了酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase，TH）阳性神经元的存活，并降低裂解型 caspase-3 这一凋亡相关指标。
类器官同时检验聚集变化与神经元存活
在中脑类器官中，光照条件下的 OASIS 模型出现更多病理性 α-syn 聚集信号，同时 TH 阳性神经元减少。作为对照，星形胶质细胞标志胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）的量化结果没有显著变化。研究由此把不同细胞群的反应分开观察。
CDC 与 BAG956 都减少了类器官中的聚集信号，并提高 TH 阳性神经元存活；总体神经元标志 TUJ1 的量化结果则未发生相应变化。研究还在已经形成聚集体后评价两药，观察到预先存在的聚集信号减少。
逐级验证后继续研究 BAG956
该研究的筛选顺序是细胞系初筛、人源神经元复核，再到三维中脑类器官。聚集体减少与 TH 阳性神经元存活分别检测，使研究者可以观察同一候选物对病理指标和细胞状态的影响。
作者最终选择 BAG956，继续开展聚集体清除机制和动物验证，并提出 BAG956 通过促进病理性α-syn 的自噬清除发挥作用。前期的人源细胞和类器官筛选、后续的机制与动物研究分别评价了候选物的不同作用。