事情实在是太重大,我们直接说事儿。
今天,由哈佛医学院科学家领衔,22 所研究机构通力协作完成的一项重磅研究成果,发表在顶级期刊《自然·医学》杂志上。
他们在一个遗传性阿尔茨海默病家族中,发现了一个罕见的“天选之人”。
事情是这样的,对于这个家族中携带致病突变的人而言,出现轻度认知障碍的中位年龄是44 岁,痴呆开始的年龄是 49 岁。而这位“天选之人”竟然幸运地逃脱了痴呆魔咒,直到70 多岁才出现轻度认知障碍。
推迟了 30 年左右。
研究人员深入研究这个罕见案例之后认为,这一切可能要归功于她携带了极其罕见的纯合基因突变:APOE3的 136 号氨基酸由精氨酸变成了丝氨酸(R136S)。
更直白地说,科学家可能找到了一个能对抗阿尔茨海默病的基因突变。这个突变还有个意味深长的名字,Christchurch(基督城,新西兰第三大城市)。
更为重要的是,研究人员竟然还在这位奶奶的大脑中发现了大量的β淀粉样蛋白聚集。显然这个发现又给“β淀粉样蛋白理论”添堵了。
此外,研究人员还针对APOE的突变区域,设计了一个单抗,再现了APOE3 R136S 突变的功能。这意味着,有可能针对这个新靶点,开发预防或者治疗阿尔茨海默病的药物。
同期发表的评论性文章认为,这项新研究为阿尔茨海默病的研究打开了一扇新的大门,研究背后的潜在治疗方法有广阔的应用前景。
对于阿尔茨海默病,我想大家一定不需要我们再科普了。
在过去的一年里,无论是《都挺好》里的苏大强,还是黄渤开的《忘不了餐厅》,都让我们对阿尔茨海默病有了深刻的认知。
一个不争的事实是,随着老龄化速度的加快,阿尔茨海默病正在吞噬更多老年人的认知。
一个无奈的现状是,已经有近 20 年没有治疗阿尔茨海默病的新药获批上市了。而之前获批的 5 种疗法,只能在一定范围内改善患者的症状,对于患者认知的衰退,作用非常有限。
知道了以上两点,你就能明白,为什么渤健宣布 aducanumab 可能有效的时候,股价能大涨近 40%;也能理解为什么国家药监局有条件批准甘露特钠上市,能引起那么大的轰动了。
可以说,阿尔茨海默病的治疗领域还是一片空白。
而阿尔茨海默病的难治,与它的发病原因密切相关。
从目前科学家对阿尔茨海默病的认知来看,它是一种遗传、表观遗传和环境共同作用的复杂疾病。学界有很多假说,其中最为著名的就是“β淀粉样蛋白假说”、“tau 蛋白假说”以及“病毒感染假说”等。
关于以上这些假说,我们精心打磨的音频课程《医学趋势 50 讲》里面有详细的介绍,想要深入了解阿尔茨海默病的朋友,不妨在看完文章之后,扫描文末二维码试听订阅。
如果仅从基因的角度来看的话,编码淀粉样蛋白前体的APP基因、编码早老素 1 的PSEN1基因和编码早老素 2 的PSEN2基因等非常关键。
前三个基因如果突变的话,会导致早发型常染色体显性阿尔茨海默病(简称 ADAD)。也就是说,只要携带突变,在 40 岁左右出现认知衰退的风险极高。而且这些患者都有一个显著的特点,那就是β淀粉样蛋白在大脑中大量聚集。
因此,一个著名的假说就诞生了:上述基因突变导致的β淀粉样蛋白聚集,会引起 tau 蛋白病变,进而促发阿尔茨海默病相关的认知功能下降。
遗憾的是,无论科学家通过什么方法消除大脑中的β淀粉样蛋白或者 tau 蛋白,都不能阻挡认知衰退(希望渤健的 aducanumab 是个例外)。这是让人很绝望的。
在这种条件下,科学家只能“靠天吃饭”了。
大家别误会,我这里说的“靠天吃饭”,并不是说科学家等着天上掉特效药;而是等特殊的患者。
如果从基因的角度讲,某个本该患阿尔茨海默病的人,却迟迟没有患病的话,那么他/她的体内一定藏着对抗阿尔茨海默病的秘密。
哈佛医学院持续跟踪全世界最大 ADAD 家族数据库的 Yakeel T. Quiroz 团队,抓住了机会。
在这个有 1200 名PSEN1 E280A 突变携带者的哥伦比亚大家族中,出现了一个不一样的人。据线人“举报”,他们家族有个 70 岁的老奶奶,确定携带致病的PSEN1 E280A 突变。然而,让他们感到不解的是,在他们这个家族里,携带这个致病突变的人毫无例外的都在 44 岁左右时出现轻度认知障碍,这个老奶奶却躲过一劫,直到 70 多岁才出现记忆力衰退。
老奶奶的认知状况
为了进一步确认老奶奶确实是致病突变携带者,研究人员给她做了全外显子测序。结果表明,老奶奶确实是致病突变携带者。
于此同时,研究人员还在她的APOE3基因中发现了一个罕见的 Christchurch 突变,也就是 136 号氨基酸由精氨酸变成了丝氨酸(R136S)。实际上,这个突变类型之前在APOE2基因中出现过。
由于 Christchurch 突变非常罕见,为了确认它的存在,研究人员又用桑格测序验证了一遍。证实确实存在无误之后,他们通过全基因组测序和 Genomizer 分析[6],确认PSEN1 E280A 突变是老奶奶患 ADAD 的高危因素,而且APOE3上的纯合 R136S 突变,可能就是她对抗 ADAD 的关键所在。
遗憾的是,在其他携带致病突变的人体内,再也没有发现纯合APOE3 R136S 突变,只有 4 名在 45 岁出现轻度认知障碍的人是APOE3 R136S 突变的携带者。
基于上面的数据,研究人员推测,只有纯合的APOE3 R136S 突变才能对抗致病突变对认知的伤害,而杂合的携带者,也不能逃脱致病突变的魔爪。
左图没有APOE保护突变,认知衰退;右图有APOE保护突变,没有认知衰退
此处既然牵扯出了APOE3,我们就不得不稍微介绍下APOE基因了。APOE基因也是一个与阿尔茨海默病相关的基因,它有三个常见的等位基因:APOE2、APOE3和APOE4。
其中APOE3被认为与阿尔茨海默病没啥关系,而APOE2则与阿尔茨海默病风险降低以及发病推迟有关,至于APOE4,它与阿尔茨海默病风险升高强相关。
而APOE上的 R136S 突变,尤其是APOE2中的这个突变,与Ⅲ型高脂蛋白血症有关。结果这个老奶奶确实有服用阿托伐他汀的历史,不过她没有被确诊为Ⅲ型高脂蛋白血症。这回意外确诊了,医生让她加大用药剂量,还给开了一些其他的药物辅助治疗。
APOE 的位置与三兄弟(autismweb2.com)
分子层面的事情差不多搞清楚了。那这个老奶奶的脑子里面究竟发生了什么呢?
神经影像学结果很快就出来了,β淀粉样蛋白异常升高,甚至比有致病突变但没有APOE3 R136S 保护突变的患者更高。看到这个结果不知道坚持“β淀粉样蛋白理论”的科学家做何感想,开展相关药物研发的企业又是怎么想的。
不过,让研究人员意外的是,尽管β淀粉样蛋白的负担非常高,但是 tau 蛋白的负担很少,神经退行性病变的程度和范围也非常有限。这暗示,APOE3 R136S 突变的保护作用,是通过限制 tau 蛋白病变和神经病变实现的。
携带APOE3保护突变的大脑β淀粉样蛋白负担高,但 tau 蛋白水平低(左两竖排)
至于这背后的机制,研究人员回顾了之前相关研究,发现这个 R136S 突变位于 APOE3 与脂蛋白受体和硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG)结合的关键区域。还有科学家发现,HSPG 可以促进β淀粉样蛋白的聚集和神经元摄取胞外的 tau,而 APOE 结合可能是其中某些作用所必需的。而 Quiroz 团队也发现,与其他 APOE 亚型相比,APOE3 R136S 与 HSPG 的结合能力最低。
由于 APOE4 与 HSPG 的结合能力超群,这有可能就是 APOE4 与阿尔茨海默病强相关的关键原因。
如果是这样的话,针对所有 APOE 蛋白的 130-143 位氨基酸,设计一个单克隆抗体,岂不是就可以破坏 APOE 与 HSPG 的结合能力?
实验证实,确实可行。
这就意味着,这或许是一种可行的预防或者治疗阿尔茨海默病的方法。
不过,Quiroz 团队比我更有想象力。他们期待有一天能安全的编辑APOE基因,那样就有望一劳永逸了。
左APOE3保护突变的保护作用
我想说的是,这个研究虽然振奋人心,但是也需要谨慎。因为截至目前为止,只发现了这一个特殊的纯合突变患者。不排除是其他的原因推迟了她的阿尔茨海默病发病时间。无论如何,需要开展下一步的小鼠试验,甚至是人体相关研究。
毕竟阿尔茨海默病这个领域实在是太能坑人了。