MANF

阿尔兹海默症（Alzheimer’s disease, AD）是最常见的神经退行性疾病，其显著特征为海马和大脑皮层中突触密度的减少，导致认知能力下降。内质网应激（ER-stress）是AD的早期病理标志之一，然而ER-stress对AD疾病发生发展的作用和机制尚不明确。中脑星形胶质细胞源性神经营养因子（Mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor, MANF）是一种非典型神经营养因子，同时也是ER-stress响应蛋白。以往研究显示，MANF对急性ER-stress的细胞模型具有保护作用，并且MANF的表达在AD患者脑内增加。 2024年10月18日，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院杨甦/李晓江团队在国际权威期刊Molecular Neurodegeneration（一区Top，IF 14.9）发表题为“Increased expression of mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor (MANF) contributes to synapse loss in Alzheimer’s disease”的研究论文。研究团队发现MANF过表达会导致突触蛋白表达水平下降和突触数量减少，进而影响小鼠的学习和记忆功能。在AD小鼠模型中增加或降低MANF的表达会相应的加剧或缓解AD病理表型。这些结果与以往研究中MANF发挥神经保护功能的发现不同，提示MANF具有复杂的神经生物学功能，同时也揭示了ER-stress与AD发病机制的关联。 研究亮点 01 首次揭示MANF与AD突触丢失的直接关系：MANF的表达随AD小鼠模型和患者脑中病理进展显著增加，并与突触相关蛋白的表达成负相关。在MANF转基因小鼠和AD小鼠中，MANF过表达导致突触数量减少，学习和记忆功能受损。 02 发现分子机制：MANF通过与ELAVL2蛋白（一种与学习和记忆功能密切相关的RNA结合蛋白）结合，改变其与下游突触相关mRNA的结合，进而影响基因表达。 主要研究结果 01 MANF上调与AD病理的关系 5x FAD小鼠体内MANF的表达随年龄增加而升高，且伴有突触蛋白减少。该现象在AD患者的海马体内也得到了验证。进一步研究发现，MANF的表达与β-Amyloid的累积（β-Amyloid burden）呈正相关，与突触后蛋白PSD95和突触前囊泡蛋白synaptophysin的减少显著相关。 02 MANF的表达影响突触数量和功能 用脑内过表达MANF的转基因小鼠开展行为学实验，发现MANF转基因小鼠的学习和记忆能力下降、焦虑水平上升。电生理实验显示MANF转基因小鼠的海马体神经元功能异常。这些结果提示MANF过表达会影响海马体神经元的功能，进而导致小鼠行为异常（图1）。 图1 MANF在海马体过表达导致行为和神经突触缺陷 进一步检测MANF转基因小鼠的突触蛋白表达，发现该小鼠海马体内PSD95和synaptophysin都显著减少，免疫荧光染色和高尔基染色结果显示神经突触数量显著减少。说明MANF过表达导致海马体内神经突触减少，这可能是影响小鼠学习和记忆功能的原因。 利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在5xFAD小鼠的海马体内敲低MANF的表达，发现MANF表达降低不影响β-Amyloid的累积，但是显著缓解了小鼠的行为学异常和突触丢失（图2）。 图2 在5xFAD小鼠海马区中敲低MANF的表达减轻了突触丢失和行为学异常 03 分子机制：MANF与ELAVL2的相互作用 通过蛋白质组学和转录组学分析，研究团队找到了与MANF相互作用的蛋白——与学习和记忆功能密切相关的RNA结合蛋白ELAVL2。MANF过表达会影响ELAVL2与下游突触相关mRNA的结合，进而影响相关基因的表达（图3）。这些结果揭示了MANF影响神经突触数量和功能的机制。 图3 MANF通过与ELAVL2结合影响突触相关基因表达 研究结论 本研究首次发现，ER应激响应蛋白MANF在阿尔茨海默病（AD）小鼠海马体中表达升高，会导致突触丢失、神经元功能异常以及学习记忆能力下降。 研究揭示了MANF通过调控ELAVL2功能，影响突触相关基因表达的分子机制。 尽管MANF已被证明可保护急性ER应激引发的细胞损伤，本研究表明其长期过表达可能特异性影响神经元功能，诱发退行性疾病如AD。同时，作为一种非典型神经营养因子，MANF在细胞外途径中展现神经保护功能，而其细胞内作用机制较为复杂。 本文的研究结果为基于MANF的治疗方法开发提供了重要指导。 派真生物很荣幸能为本研究提供过表达和基因编辑AAV包装服务，助力这一突破性研究。同时派真的CRO &CTDMO 一站式服务平台，可提供从基因合成、载体构建，到病毒包装的整体解决方案，全面支持您的神经疾病基因编辑治疗研究。我们还提供多种现货AAV产品，欢迎后台留言了解详情。 本篇文章AAV的导入方式： 参考资料： 1.https://molecularneurodegeneration-biomedcentral-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/10.1186/s13024-024-00771-3 2.https://ghmicr.jnu.edu.cn/2024/1021/c9514a823399/page.htm 关于派真生物

*仅供医学专业人士阅读参考阿尔茨海默病（AD）患者海马和皮质的突触丢失与认知功能下降有关。此外，AD进展过程中，错误折叠蛋白质会引发蛋白质稳态紊乱，从而引起内质网应激。中脑星形胶质细胞源性神经营养因子（MANF）是一种非经典神经营养因子，可以在帕金森病、缺血性卒中和视网膜变性等病理条件下起到神经保护的作用。内质网应激会刺激MANF表达，在AD患者和小鼠模型中，也可以观察到MANF的表达上调。为了明确MANF上调在AD发病机制中的确切作用，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院杨甦/李晓江团队评估了不同病理阶段AD小鼠的MANF表达情况，确定了MANF影响突触功能的分子机制。研究结果显示，MANF水平升高与AD小鼠的海马突触丢失以及认知功能缺陷有关。MANF与ELAV样RNA结合蛋白2（ELAVL2）相互作用，MANF过表达介导了突触功能相关的转录本发生改变。增加或减少AD小鼠海马中的MANF水平可以加剧或改善小鼠行为缺陷和突触病理。研究发表在Molecular Neurodegeneration杂志上。研究人员首先检查了不同年龄AD模型小鼠的神经病理学和大脑MANF表达情况。结果表明，6月龄的AD小鼠正处于AD早期阶段，尽管皮质和海马中已经出现Aβ沉积，星形胶质细胞和小胶质细胞的活化标志物上调，但是突触蛋白PSD95的水平依然与野生型相当，表明突触还没有发生明显丢失。AD小鼠12月龄时，海马PSD95水平显著下降，海马MANF表达明显增加。免疫荧光染色显示，MANF主要分布于神经元内，并且主要集中在内质网中。在AD患者的大脑样本中，也可以检测到突触丢失和MANF上调。AD小鼠MANF表达升高为了明确MANF上调引起的一系列变化，研究人员构建了神经元表达外源性MANF的小鼠模型，并对小鼠的行为、病理生理等进行检测。结果显示，与野生型小鼠相比，MANF小鼠在6月龄出现显著的认知功能受损和焦虑症状。此外，MANF小鼠海马突触素和PSD95水平显著降低，染色结果显示MANF小鼠的突触密度和树突棘数量也显著低于野生型小鼠。因此研究人员认为，MANF小鼠的认知缺陷可能与突触丢失有关。MANF过表达导致焦虑和认知受损进一步实验显示，仅仅在小鼠海马中过表达MANF，就可以达到与全脑过表达MANF相似的行为缺陷和突触丢失。那么，MANF又是如何调节突触水平的呢？在之前的研究中，研究人员找到了与MANF相互作用的蛋白质组。在整个蛋白质组大拉表中，研究人员注意到了ELAVL2，一种控制mRNA稳定的RNA结合蛋白。ELAVL2本身在调节突触功能方面起着重要作用，并且与AD有关。RNA测序分析显示，MANF小鼠和野生型小鼠的转录组有172个差异表达基因，其中突触翻译相关通路受到显著影响，还有相当一部分差异表达基因与神经元和突触功能密切相关（Adcy8、Bdnf等）。与野生型小鼠相比，MANF小鼠突触相关基因的总体转录水平较低。MANF过表达影响ELAVL2介导的转录稳定性使6月龄的AD小鼠海马过表达MANF，小鼠在行为测试中表现出显著的认知障碍和高度焦虑，虽然Aβ斑块面积和Aβ42浓度没有显著变化，但是海马突触素和PSD95水平下降。反过来，降低AD小鼠MANF表达，与对照组相比，MANF减少小鼠的认知障碍和焦虑相关行为可以得到缓解，突触素和PSD95水平增加。当然，小鼠的Aβ负担依然没有变化。总的来说，研究发现MANF表达增加与AD小鼠海马突触丢失有关，导致焦虑和认知功能缺陷。降低MANF表达可能是AD的潜在治疗方法。参考文献：Zhang Y, Chen X, Chen L, et al. Increased expression of mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor (MANF) contributes to synapse loss in Alzheimer’s disease[J]. Molecular Neurodegeneration, 2024, 19: 75.本文作者丨王雪宁

该研究表明，MANF通过NPM1下调和p53激活触发流产。因此，MANF下调或破坏MANF- npm1相互作用可能是URM治疗的靶点。 复发性流产(URM)定义为两次或两次以上自然流产，发生在怀孕第20周之前，不强调连续性。大多数URMs发生在妊娠的前三个月。 胚胎成功着床是早期妊娠建立的关键组成部分。植入后的发育和胎儿生长依赖于胎盘的形成。绒毛膜滋养细胞作为胎盘的组成部分，在妊娠早期过程中起着重要作用。虽然滋养层细胞被认为在功能上参与了URM的发病机制，但对于调节滋养层在母胎界面的迁移和侵袭的复杂机制知之甚少。 图片来源：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.libproxy1.nus.edu.sg/38164189/ 近日，来自安徽医科大学的研究者们在Int J Biol Sci.杂志上发表了题为“MANF Promotes Unexplained Recurrent Miscarriages by Interacting with NPM1 and Downregulating Trophoblast Cell Migration and Invasion”的文章，该研究表明，MANF通过NPM1下调和p53激活触发流产。因此，MANF下调或破坏MANF- npm1相互作用可能是URM治疗的靶点。 早期滋养细胞发育不良和侵袭性缺陷会导致不明原因的复发性流产(urm)。中脑星形胶质细胞源性神经营养因子(MANF)可抑制某些癌细胞的迁移和侵袭，但其在妊娠相关疾病中的作用尚不清楚。 在这里，研究者发现，无论怀孕或流产，URM妇女外周血和流产组织中的MANF水平都高于正常对照组。研究者证实了URM患者滋养细胞中MANF与核磷蛋白1 (NPM1)的相互作用，增加了NPM1的泛素化降解，导致p53信号通路上调，抑制细胞增殖、迁移和侵袭能力。通过URM小鼠模型，研究者发现MANF下调导致胎儿吸收减少。然而，伴随的NPM1下调导致流产率增加。 URM发病过程中滋养细胞中MANF和NPM1相互作用示意图 图片来源：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.libproxy1.nus.edu.sg/38164189/ 综上所述，这项研究揭示了MANF在URM人群中的潜在作用，这一发现丰富了关于这种神经营养因子在非神经元细胞中的功能的文献。MANF通过NPM1下调和p53激活触发流产。因此，MANF下调或破坏MANF- npm1相互作用可能是URM治疗的靶点。(生物谷 Bioon.com） 参考文献 Yuan Fang et al. MANF Promotes Unexplained Recurrent Miscarriages by Interacting with NPM1 and Downregulating Trophoblast Cell Migration and Invasion. Int J Biol Sci. 2024 Jan 1;20(1):296-311. doi: 10.7150/ijbs.85378.