原研究图 5A–G 包括 1280 种药物逐轮筛选和类器官中聚集蛋白测量。
原研究图 5A–G:已批准药物初筛流程与类器官中不溶性 α-突触核蛋白检测(Jin 等,CC BY 4.0)。 许可说明

患者来源模型呈现皮质神经元异常

路易体病的关键病理之一是 α-突触核蛋白聚集。研究团队取 2 名 SNCA 基因 3 倍化患者和 2 名对照者的细胞,建立诱导多能干细胞来源的皮质类器官。患者模型中,蛋白聚集与兴奋性神经元的能量代谢异常同时出现,为后续药物实验提供了可测量的表型。

单细胞测序提示,异常主要集中在高表达 SNCA 的兴奋性神经元。团队又与病理解剖证实的路易体病脑组织比较,观察到部分相关的转录变化。尸检脑组织帮助核对模型的疾病相关性,但不是药物筛选的培养体系。

1280 种药物先进入蛋白聚集测定

最初的 1280 种药物用于离体蛋白聚集实验。团队从路易体病人脑组织取得聚集蛋白作为播种材料,在实时震荡诱导转化测定(RT-QuIC)中检查已批准药物库的抑制作用。

第一轮有 52 种药物抑制聚集;后续按不同测试浓度缩小到 12 种,再选出 8 种候选。图 5A–E 显示的是这一离体测定的筛选过程和剂量变化;筛选命中还需在神经细胞中复核。

类器官复核留下四种候选

研究者将 8 个候选分别用于 SNCA 3 倍化皮质类器官,并检测可溶和不溶的 α-突触核蛋白。结果显示,恩他卡朋、托卡朋、盐酸非那吡啶与扎西他滨处理后,不溶性组分中的聚集蛋白减少;另 4 个初筛命中者没有取得相同结果。

这一步把无细胞聚集读数推进到患者来源的三维模型。图 5F–G 的类器官蛋白检测来自 4 次独立实验,和 2 名患者的供者人数是不同分母。最初的 1280 种药也没有全部进入类器官。

来源神经元补充能量代谢读数

团队再把最终四种候选用于同来源的兴奋性神经元。与未处理的 SNCA 3 倍化神经元相比,四种药物处理后最大呼吸和糖酵解相关指标改善;在对照神经元中,作者没有观察到同样的代谢变化。

基因表达复核显示,扎西他滨对所测 FADS1、PRKN 和 ABCB10 均有影响,恩他卡朋主要影响 PRKN;其余两种药物未呈现相同的三个基因变化。蛋白聚集、类器官和神经元读数构成分层证据,但研究没有开展患者给药试验,这些体外结果仍需患者研究验证疗效。

来源与延伸阅读

  1. Modeling Lewy body disease with SNCA triplication iPSC-derived cortical organoids and identifying therapeutic drugs. Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk3700 ↗