DCTN1

引言神经细胞对各种外部信号的适当和特异性反应对于神经回路的建立和维持至关重要，这一过程需要适当募集适应分子来选择性地激活下游通路。2024年2月14日，中国医学科学院/北京协和医学院彭小忠及舒鹏程共同通讯在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF 39）在线发表题为“Docking protein 6 (DOK6) selectively docks the neurotrophic signaling transduction to restrain peripheral neuropathy”的研究论文，该研究发现Dok(酪氨酸激酶的下游)家族的成员DOK6是维持外周轴突所必需的，并且DOK6的缺失会导致小鼠典型的外周神经病变症状，表现为感觉受损、异常姿势、足部畸形、神经传导受阻和髓鞘发育障碍。此外，Dok6在周围神经元中高表达，而在雪旺细胞中不表达，并且周围神经元中Dok6的基因缺失导致典型的外周髓鞘外折叠、轴突破坏和轴突逆行运输受阻。具体来说，DOK6是TrkC和Ret选择性介导的神经营养信号转导和逆行转运的衔接蛋白，而不是TrkA和TrkB的衔接蛋白。DOK6与运输机制中的某些蛋白质相互作用并控制其磷酸化，包括MAP1B、Tau和Dynein，用于轴突运输，并特异性激活下游ERK1/2激酶途径以维持轴突存活和稳态。这一发现为遗传性周围神经病变和其他退行性疾病的发病机制和治疗提供了新的线索。神经活动的几乎所有方面，从神经元和胶质细胞的产生到适当电路的建立和维持，都依赖于细胞内对环境信号(如神经递质、生长因子、激素和其他化学刺激)的精确信号转导。多种信号通路参与这些过程的调控，形成一个复杂而紧密组织的网络，以实现不同的功能结果。受体酪氨酸激酶(RTK)信号被广泛认为在周围神经系统(PNS)的发育和维持中起关键作用，影响周围神经元的轴突和雪旺细胞(SCs)产生的髓鞘。受体酪氨酸激酶(RTK)信号在细胞内区域含有一个催化酪氨酸激酶。RTKs信号转导失调导致多种神经病变。RTKs是细胞表面受体的一个大家族，通常由生长因子和营养因子激活。激活后，RTKs招募适配器和效应蛋白来促进各种下游细胞内信号级联，包括丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)，磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)， Janus激酶和信号转导和转录激活因子(JAK/STAT)，以及PLCγ途径。MAPK级联被细分为至少四个亚家族:细胞外信号相关激酶(Erk1/2)、Erk5、JNK1-3和p38激酶(包括p38α、β、γ和δ)。令人感兴趣的是，多个RTKs利用相似的分子亚群或重叠的下游级联通路来实现不同的生物学结果，如细胞生长、分化、存活和功能。然而，如何实现信号特异性，或者如何产生独特的细胞反应，仍然是一个重大的挑战。模式图（Credit: Signal Transduction and Targeted Therapy）此外，一些RTK信号复合物也被运输，特别是神经营养因子信号。特异的靶源性神经营养因子(NTs)通过受体介导的内吞作用与受体结合形成信号内体，然后配体-受体复合物依靠动力蛋白和Rab蛋白通过基于微管的运动系统逆行运输，并募集下游分子激活特异的下游途径。值得注意的是，NGF和TrkA的突变，或逆行轴突运输通路组分(如DYNC1H1、RAB7A、KIF1A和DCTN1)的缺陷，可导致遗传性周围神经病变，这些病变具有广谱性，根据所涉及的神经元类型，具有可变的感觉、运动、自主神经和其他器官营养症状，并导致这些纤维的损伤。信号分子的转运控制着它们在转导事件中的精确空间位置，信号级联也影响转运。然而，这两种信号事件的调控机制尚不完全清楚。了解信号转导的组成部分对于揭示潜在的机制至关重要，因为它们的浓度、定位和与其他蛋白质的相互作用对于确定不同的和特定环境的反应至关重要。该研究发现DOK6是一个参与外周轴突维持的新因子，并发现DOK6的缺失会导致小鼠周围神经病变的典型症状。值得注意的是，Dok6在某些类型的DRG神经元中特异性表达，但在PNS的SCs中不表达，这是轴突髓鞘形成所必需的。从机制上讲，DOK6是促进NT-Trk信号逆行转运和选择性激活MEK/ERK信号通路的关键适配蛋白。这一发现也为驱动周围神经病变的潜在机制提供了新的见解。原文链接https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41392-024-01742-2责编|探索君排版|探索君文章来源|“iNature”End往期精选围观一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）热文Science最新发布：全世界最前沿的125个科学问题热文Nature | 2024年值得关注的七项技术热文Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望热文Nature | 癌症与神经系统的致命舞蹈

关键词肌萎缩侧索硬化症；Qalsody；研究进展肌萎缩侧索硬化症（ALS），俗称“渐冻症”，是一种渐进和致命的神经退行性疾病，由来自大脑和脊髓的运动神经元缺失引起，可导致四肢、躯干、胸部、腹部肌肉逐渐无力并萎缩，从而影响运动、交流、吞咽和呼吸功能，最终致死。据统计，全球范围内每10000人中大约有6-9个ALS患者，且患病率逐年增长。目前，ALS发病机制并不十分明确。据2023年3月英国谢菲尔德大学谢菲尔德转化神经科学研究所Pamela J. Shaw团队在Nature Reviews Drug Discovery期刊上发表的文章，ALS发病与遗传、氧化应激、兴奋性毒性、神经炎症反应、线粒体功能紊乱、DNA和RNA损伤、蛋白稳态受损、轴突损伤等有关，这些因素相互作用导致患者出现运动神经元损伤。复杂的发病机制导致ALS药物研发十分困难，目前全球获批治疗ALS的药物非常有限，已获批的药物包括利鲁唑、依达拉奉、Relyvrio和Qalsody。利鲁唑是是第一个获FDA和欧盟批准用于治疗ALS的药物。作为神经保护剂，利鲁唑可改善病人生存状态，但却无法阻止ALS病情的发展，目前已获批的剂型包括片剂、口腔膜剂和混悬剂。依达拉奉是一种脑保护剂（自由基清除剂），为期6个月的临床试验证明其能够减缓ALS相关的日常功能衰退。目前，已获批的剂型有静脉注射剂（如Radicava）和口服混悬剂（如Radicava ORS）。Relyvrio是苯丁酸钠(PB)和牛磺酸二醇(TURSO)组成的复方制剂，其靶向ALS和其他神经退行性疾病中的内质网和线粒体依赖性神经元退行性变通路，减少神经元死亡和功能障碍，可显著减缓ALS疾病进展和延长生存期。2022年，Relyvrio先后在加拿大和美国被批准用于治疗成人ALS。Qalsody（tofersen）是Ionis研发的一种反义寡核苷酸（ASO)药物，它能够与编码SOD1的 mRNA结合，被核糖核酸酶RNase-H降解，从而减少突变SOD1蛋白的生成。2023年4月，Qalsody被FDA批准用于治疗超氧化物歧化酶1 (SOD1)突变所致的ALS。此外，目前全球还有多款在研ALS新疗法，详见下表。在研ALS疗法药物类型多样，涉及间充质干细胞疗法、基因疗法（ASO疗法和腺相关病毒（AAV）介导基因疗法）、Treg细胞疗法等，且有多款进入临床后期。全球部分在研ALS药物来源：公开资料01干细胞疗法干细胞疗法可以通过多种途径进行神经损伤修复，具有治疗ALS等多种中枢神经系统疾病潜力。过去十几年，ALS干细胞疗法的开发和临床转化取得了巨大的成就，据不完全统计，clinicaltrials官网登记的干细胞治疗ALS的临床研究数量超过40项。其中间充质干细胞作为能够保护运动神经元（MN）、分化为多种神经细胞类型、调节免疫细胞作用和减少中枢神经系统（CNS）炎症的细胞而脱颖而出。据悉，Corestem公司的间充质干细胞疗法NeuroNata-R已于2014在韩国获有条件批准用于治疗ALS，目前NeuroNata-R 联合利鲁唑治疗ALS的3期临床试验正在进行中。此外，Brainstorm公司的间充质干细胞疗法NurOwn®进展也较快。2020年11月，Brainstorm宣布NurOwn®在治疗ALS的3期临床试验中未能达到主要终点指标和关键次要终点，不过NurOwn®在病情较轻的患者组中产生了具有临床意义的作用。2022年11月，FDA在未对NurOwn®的BLA进行审查情况下就否决了其上市申请。02基因疗法自1993年发现第一个ALS致病基因，迄今为止，已有近30个基因被证实与ALS的发病相关，最常见的致病基因突变主要包括SOD1、TARDBP、FUS、OPTN、SQSTM1、DAO、DCTN1、VAPB、SIGMAR1、GRN、C9orf72等。近30年来，全球多款治疗ALS的基因疗法已进入临床试验阶段。在研ALS基因疗法包括反义寡核苷酸（ASO）疗法、腺相关病毒（AAV）介导的基因沉默/传递等多种创新疗法，其中首款治疗ALS的ASO药物Qalsody已于今年4月在美国获批。此外，ASO疗法中的ION363进展也较快，目前已进入3期临床。ION363是一种针对FUS RNA的反义药物，可减少FUS蛋白的产生。在FUS-ALS小鼠模型中，反义介导的突变FUS蛋白的还原可防止运动神经元丢失。通过针对FUS-ALS的根本原因，ION363具有减少或预防FUS-ALS患者疾病进展的潜力。2021年4月，ION363治疗FUS突变ALS患者的3期临床试验启动。WAVELife Sciences开发WVE-004是的一款针对C9orf72基因突变导致的ALS和额颞叶痴呆（FTD）的ASO药物，旨在选择性靶向含有与C9orf72基因相关的六核苷酸重复扩增（G4C2）的转录变体，从而保留C9orf72蛋白。C9orf72中的G4C2扩增是ALS和FTD散发性和遗传性形式的最常见遗传原因之一。目前， WVE-004正在进行一项针对42名与C9ORF72相关的ALS或FTD患者的1/2期安全性研究。AAV介导的ALS基因疗法进展相对较慢，其中Apic Bio开发APB-102由重组AAVrh10载体组成，该载体表达微核糖核酸（miRNA），旨在敲低SOD1的表达，目的是减缓或潜在逆转SOD1突变患者ALS的进展，目前已进入1/2期临床。Eikonoklastes Therapeutics的ET-101（SynCav1）是由加州大学圣地亚哥分校Brian Head博士实验室首创，用于过表达Caveolin-1的一种AAV9基因疗法，Caveolin-1可以组织和调节神经肌肉信号传导和功能所必需的突触受体。研究结果显示，增加Caveolin-1可以对神经细胞产生保护作用，使神经细胞可以补偿潜在疾病引起的神经退行性过程，并且使得细胞保持健康并提高其功能性。2022年12月，ET-101获得FDA孤儿药认定，用于治疗散发性和家族性ALS。03其他药物Treg细胞疗法也被开发用于治疗ALS，如ALS001。ALS001是一种自体的Treg细胞疗法，已被FDA授予的孤儿药资格。其1期临床结果表明，ALS001能够对神经起到保护作用，减缓ALS的进展。此外，Atibuclimab、Tegoprubart（AT-1501）等单抗也开发用于治疗ALS。其中Atibuclimab是一款靶向CD14的单克隆抗体，由小鼠可变区和人类IgG4 Fc区组成，可调节感染和损伤引发的致病性炎症反应。2021年1月，FDA授予Atibuclimab治疗ALS的孤儿药资格。Tegoprubart是一种靶向CD40L单抗，可阻断CD40L通路的激活，在ALS的临床前动物模型显示，CD40L通路可以改善肌肉功能、延缓疾病进展和提高存活率。在健康志愿者和患有ALS的成人开展的1a/1b期单次递增剂量试验显示，Tegoprubart在所有剂量下都表现出良好的耐受性，并显示出良好的安全性。而且，Tegoprubart在整个剂量范围内显示出线性剂量比例，半衰期长达26天。已公布的Tegoprubart治疗ALS的2a期临床试验结果显示：Tegoprubart表现出良好的耐受性，以及降低炎症相关生物标志物水平的作用。总结肌萎缩侧索硬化症(ALS)被WHO列为与艾滋病、癌症、白血病、类风湿等并列的五大绝症之一，然而目前该领域获批药物有限，ALS患者3年和5年死亡率分别为50%和80%。随着研究的深入，基因疗法、细胞疗法等药物治疗ALS的潜力已显现，期待未来有更好的ALS疗法获批上市，造福广大ALS患者。END👇关注药渡数据媒体矩阵

曾经风行一时的“冰桶挑战”旨在唤起人们对“渐冻症”的关注。这种罕见病全名肌萎缩性脊髓侧索硬化症（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS），属于神经退行性疾病。患者早期表现为肌肉萎缩、肌肉抽搐、肢体无力和语言不清，发病3-5年后常因全身肌肉无力导致瘫痪，以及因呼吸衰竭而死亡，只有10%的患者生存期超过10年，极少数生存期可超过50年，如著名的物理学家霍金。图1 冰桶挑战（图源：unsplash）导致ALS的大部分病因尚不明确，仅大约10%的病例是遗传性的。目前认为，多种相互关联的分子机制，包括蛋白质平衡、折叠和运输功能障碍，过度的神经元刺激，氧化应激，神经炎症等，导致了该疾病的发生。这些功能障碍导致了运动神经元的退化和死亡，引起逐渐蔓延至全身的肌肉萎缩。目前，已发现超过25个与ALS相关的基因。其中，C9ORF72、SOD1、TARDBP和FUS基因突变为最常见的遗传性ALS病因。其他已发现的还有ANG、VAPB、VCP、SQSTM1、DCTN1、DAO、SETX、ATXN2、OPTN、SCFD1、NEK1、C21ORF2等基因突变。利鲁唑是FDA批准的首个用于治疗ALS的药物。尽管在临床试验中，利鲁唑可以延长患者3-5个月的生存期，但对于已有的运动神经元损伤并不能修复。依达拉奉（Radicava）于2017年5月经FDA批准用于治疗ALS，其抗氧化作用被认为能够缓解氧化应激的影响，可延缓疾病发展或限制额外伤害。此外，还有一些对症治疗的药物可用于缓解ALS的症状。图2 利鲁唑和依达拉奉近日，根据发表于Neurobiology of Aging杂志上的一项新研究“Loss of amyotrophic lateral sclerosis risk factor SCFD1 causes motor dysfunction in Drosophila”，马耳他大学的研究人员关闭了果蝇的SCFD1基因，通过观察造成的后果，研究人员揭示了SCFD1功能丧失是如何引发ALS症状的，并提出了一个潜在的ALS新药靶点。图3 研究成果（图源：[1]）在一项招募了超过十万ALS患者和健康志愿者的国际性大型研究计划MinE项目中，SCFD1被识别为ALS的相关风险位点。马耳他大学神经遗传学副教授、最新研究的席研究员Ruben J. Cauchi博士解释说：“SCFD1基因是全球ALS患者最强的风险因素之一。然而，SCFD1与疾病之间联系的重要性仍然未知。这项大型研究能够发现那些ALS患者相对于健康志愿者而言突变频率更高的基因，但同时，他们所找到的基因与ALS的具体联系并不明确。”而在最新的研究中，马耳他大学的研究人员观察到，当果蝇的SCFD1基因被敲低时，成年果蝇出现了运动障碍，SCFD1基因的强烈敲低则导致果蝇幼虫出现了肌肉收缩障碍和神经肌肉接头障碍，化蛹时显得更加僵硬和伸长。图4 SCFD1基因强烈敲低影响果蝇幼虫化蛹（图源：[1]）对SCFD1基因强烈敲低的幼虫进行RNA测序，发现了585个差异表达基因。分析失调通路发现，围绕着蛋白质折叠或再折叠的通路下调最为显著。在过去的研究中，已经明确错误折叠和蛋白质聚集是ALS的标志性特征 。抑制运动神经元正确折叠蛋白的能力将会增加对于ALS的易感性，因此，修复或激活患者的SCFD1将有望减缓或阻止他们的疾病。研究团队相信他们的方向是正确的。去年9月，在患者群体的强烈游说下，已在加拿大获得有条件批准的新药AMX0035，在美国以商品名Relyvrio获得了类似的批准。AMX0035就对蛋白质折叠错误有所针对。AMX0035是两种已在使用药物苯丁酸钠（PB）和牛磺熊去氧胆酸（TUDCA）的专有口服组合，PB能够抑制内质网应激反应和由蛋白错误折叠或突变引起的神经元细胞死亡。TUDCA具有抗细胞凋亡和神经保护作用。但与单独使用PB或TUDCA相比，组合用药能够改变更多的基因表达。 责编|风立宵校对|风立宵End参考资料： [1]Rebecca Borg, Angie Purkiss, Rebecca Cacciottolo, et al, Loss of amyotrophic lateral sclerosis risk factor SCFD1 causes motor dysfunction in Drosophila, Neurobiology of Aging, 2023, ISSN 0197-4580, https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1016/j.neurobiolaging.2023.02.005.[2]van Rheenen, W., Shatunov, A., Dekker, A. et al. Genome-wide association analyses identify new risk variants and the genetic architecture of amyotrophic lateral sclerosis. Nat Genet 48, 1043–1048 (2016). https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/ng.3622[3]https://www.biostock.se/en/2022/12/new-drugs-bring-hope-to-als-patients/ [4]https://www.alzforum.org/therapeutics/relyvrio 本文系生物探索原创，欢迎个人转发分享。其他任何媒体、网站如需转载，须在正文前注明来源生物探索。 往期精选 围观 ‍清洁用品中的这种常见化学物质，会使患上帕金森病的风险高出5倍！ 热文女性更要控盐！所有种族、年龄的女性更容易因盐得高血压，且绝经后风险更高！ 热文发现表观遗传学新机制，向战胜癌症和衰老更进一步！ 热文详解 “类器官智能”愿景路线图，用人脑细胞搭建生物计算机的未来会是怎样？ 热文 克服免疫系统限制：工程细菌引领新型癌症治疗策略点击“阅读原文”，了解更多~