患者来源iPSC+基因编辑:神经退行性疾病药物靶点发现的试金石
一篇产业资讯转述了Cell发表的研究:研究者在携带FTD致病突变的人iPSC分化神经元中,利用基因编辑技术系统筛选调控tau蛋白寡聚体水平的关键基因,发现线粒体功能、自噬和泛素-蛋白酶体系统是tau稳态的核心通路,并鉴定出一个能直接降解tau蛋白的关键复合物。
在阿尔茨海默病等tau病中,tau由可溶性单体转变为过度磷酸化、不溶性丝状蛋白是病理进程的核心,MAPT显性遗传突变足以引起额颞叶痴呆合并帕金森综合征,证明tau功能障碍本身即可致病,且最早形成的聚集体会以类似朊病毒的方式在脑内自我播散[1];家族性病例中最早鉴定的MAPT剪接突变,正是通过破坏4R/3R异构体比例促成异常tau丝[3]。但致病tau如何被清除,长期悬而未决——2010年的工作虽然发现tau乙酰化会阻止磷酸化tau经蛋白酶体降解、提示干预乙酰化的治疗潜力,可“调控病理tau周转的机制未知”仍是当时写下的原话[4]。工具层面,领域主要依赖过表达人tau[5]或表达P301L突变tau的转基因小鼠[6],这类模型能复现年龄依赖的缠结形成与神经元丢失,却难以在人类神经元中进行全基因组尺度的机制拆解;而基于人iPSC神经元的tau互作组研究虽已提示FTD突变损害生物能量学、削弱tau与线粒体蛋白的结合[2],这类关联性发现也需要功能性证据的支撑。
此次发表于Cell的研究正是冲着这一瓶颈而来。据消息,研究者在携带FTD致病突变的人iPSC分化神经元中,利用基因编辑技术系统筛选了调控tau蛋白寡聚体水平的关键基因,发现线粒体功能、自噬和泛素-蛋白酶体系统是调控tau稳态的核心通路,并鉴定出一个能直接降解tau蛋白的关键复合物。核实材料显示,该团队以构象特异性tau抗体标记tau寡聚体作为筛选读出[7],其全基因组CRISPRi筛选已于2023年6月17日以预印本形式公开[8],正式论文报告的调控通路既包括已知环节,也包括UFMylation与GPI锚生物合成等出乎意料的方向[9]。
相对既有认识,这项工作的推进在于把筛选从转基因小鼠模型[5][6]搬进携带致病突变的人类神经元,并以tau寡聚体水平这一早期病理特征为读出;把互作组研究提示的线粒体关联[2]细化为通路层面、可经扰动逐一检验的候选基因清单;同时把tau降解的调控从乙酰化-蛋白酶体这一单一环节[4],扩展为自噬与泛素-蛋白酶体系统并行的整体网络,并最终落到一个可直接降解tau的效应复合物上。
当然,消息本身并未涉及其发现靶点在动物或患者中的验证进展;筛选基于FTD突变神经元,而多数tau病并非以显性方式遗传[1],结论能否外推到散发性阿尔茨海默病仍待回答;新鉴定的降解复合物能否在完整大脑中压低tau负荷、进而阻断聚集的播散[1],也是下一步必须面对的问题。
- 1.Tau pathology and neurodegeneration · Lancet Neurol 2013
- 2.Tau interactome maps synaptic and mitochondrial processes associated with neurodegeneration · Cell 2022
- 3.Mutation in the tau gene in familial multiple system tauopathy with presenile dementia · Proc Natl Acad Sci U S A 1998
- 4.Acetylation of tau inhibits its degradation and contributes to tauopathy · Neuron 2010
- 5.Age-dependent emergence and progression of a tauopathy in transgenic mice overexpressing the shortest human tau isoform · Neuron 1999
- 6.Age-dependent neurofibrillary tangle formation, neuron loss, and memory impairment in a mouse model of human tauopathy (P301L) · J Neurosci 2005
- 7.CRISPR screens in iPSC-derived neurons reveal ... · cell.com 2026
- 8.CRISPR screens in iPSC-derived neurons reveal ... · biorxiv.org 2026
- 9.CRISPR screens in iPSC-derived neurons reveal ... · cell.com 2026
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