Tau蛋白假说是学术界提出的AD发病机制的另一大主流假说,Tau蛋白聚集导致的神经元纤维缠结被认为是AD另一大主要病理特征。然而一直以来,围绕Tau蛋白的AD药物开发更多是在重复β-淀粉样蛋白假说的失败历程,已经有多家企业(罗氏、渤健、礼来等)接连放弃了靶向Tau蛋白候选药物的开发。围绕Tau蛋白假说的AD新药开发仍然是迷雾重重。Tau蛋白聚集体或具有传染性Tau蛋白是一种微管相关蛋白,广泛存在于神经元(神经细胞)中,起到稳定微管蛋白的作用。而在AD患者脑中,Tau蛋白异常磷酸化,转变为不可溶状态且高度聚集。Tau蛋白的异常磷酸化不但会使其自身微管结构改变,丧失其正常功能,而且会导致突触蛋白失去功能、引起神经纤维缠结(NFTs),最终导致神经元的死亡。此外,研究发现,Tau蛋白聚集体(tau PFF)似乎还具有类似于朊病毒的“传染性”,在神经元之间可以扩散,使正常的神经元被传染而变性,最终导致认知障碍。然而,介导tau PFF在神经元中传播的机制仍不清楚。目前已知几种Tau蛋白单体的细胞表面受体,如硫酸乙酰肝素蛋白多糖(HSPGs)和低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1),但这些受体对tau PFF或者其他形式的Tau蛋白并不具备特异性。近日,发表在Advanced Science上一篇名为Lymphocyte-Activation Gene 3 Facilitates Pathological Tau Neuron-to-Neuron Transmission的研究发现,神经元中的Lag-3可以特异性结合Tau PFF,并介导其在神经元中的内吞和传递。敲除神经元中的LAG3或使用LAG3抗体阻断能显著降低Tau PFF在神经元之间的传递,以及其诱导的病理性Tau蛋白产生。Lag-3特异性结合Tau PFF细胞表面结合测定结果显示,Lag-3可与被生物素标记的Tau PFF结合,而非Tau单体(KD值为158nm),并且Lag3对Tau低聚体的结合也相对较弱,KD值1300nm。进一步研发现,Lag-3胞外域的D1结构域对于Lag-3与Tau PFF的结合至关重要。生物素标记的Tau PFF会优先与D1结构域结合,而D1的缺失可以消除Lag3与Tau PFF的结合。不过,D2、D3、D4或胞内结构域的缺失也会在一定程度上削弱这种结合。此外,来自不同Tau蛋白病的Tau PFF与Lag3之间的亲和力也有不同。来自进行性核上性麻痹症(PSP)的Tau PFF与Lag3的KD值为227nm,而来自匹克症(PiD)的KD值为271nm。Lag-3促进Tau PFF的内吞体外内吞实验结果显示,LAG-3能特异性介导Tau PFF的内吞,被生物素标记的Tau PFF能特异性地被原代培养的皮层神经元内吞,而敲除Lag-3可显著抑制其内吞。活细胞成像实验中,被染色的Tau PFF在小鼠皮质神经元中发出红色荧光,而缺乏Lag-3的神经元红色荧光较少,而过表达Lag3的神经元红色荧光增强。Lag-3介导Tau PFF的传递体内外实验皆显示,Lag-3为Tau PFF在神经元间传递所必需的,Lag-3敲除或Lag-3抗体阻断能显著抑制Tau PFF在神经元之间的传递。体外微灌流系统实验显示,在缺乏Lag-3的神经元装置中,不可溶性Tau蛋白含量减少了,而在过表达Lag-3的神经元装置中,不可溶性Tau蛋白含量明显增加了。进一步体内实验显示,Lag-3抗体可以显著阻断神经元Lag3与Tau PFF的结合,并减少Tau PFF在神经元之间的传递。与对照组相比,Lag-3抗体(410C9)显著阻断了Tau PFF与过表达Lag-3神经元的结合,在其他Lag3抗体C9B7W和17B4上也得出了类似结果。此外,410C9降低了Tau PFF诱导的磷酸化Tau蛋白表达水平(p-Tau))。体内实验中,向神经元Lag-3敲除小鼠背侧海马区定向注射Tau PFF 9个月后,在腹侧海马、内嗅皮层、杏仁核中均观察到p-Tau表达水平的显著下降。总结LAG-3近年来肿瘤免疫治疗方面备受关注的一个靶点,作为PD-1搭档的临床潜力已在多项临床被证实。而除了肿瘤之外,LAG3(在小胶质细胞和神经细胞中表达)亦有可能是神经退行性疾病的一个治疗靶点。在该团队2021发布的一篇研究中,神经元LAG3在帕金森病(PD)的发病机制也扮演重要角色,LAG3可特异性的结合α-突触核蛋白聚集体(一种PD的病理特征),并介导其在神经元中的内吞和传递。参考出处:1.C. Chen, R. Kumbhar, H. Wang, X. Yang, K. Gadhave, C. Rastegar, Y. Kimura, A. Behensky, S. Kotha, G. Kuo, S. Katakam, D. Jeong, L. Wang, A. Wang, R. Chen, S. Zhang, L. Jin, C. J. Workman, D. A. A. Vignali, O. Pletinkova, H. Jia, W. Peng, D. W. Nauen, P. C. Wong, J. Redding-Ochoa, J. C. Troncoso, M. Ying, V. L. Dawson, T. M. Dawson, X. Mao, Lymphocyte-Activation Gene 3 Facilitates Pathological Tau Neuron-to-Neuron Transmission. Adv. Sci. 2024, 2303775. https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1002/advs.2023037752.Zhang S, Liu YQ, Jia C, Lim YJ, Feng G, Xu E, Long H, Kimura Y, Tao Y, Zhao C, Wang C, Liu Z, Hu JJ, Ma MR, Liu Z, Jiang L, Li D, Wang R, Dawson VL, Dawson TM, Li YM, Mao X, Liu C. Mechanistic basis for receptor-mediated pathological α-synuclein fibril cell-to-cell transmission in Parkinson's disease. Proc Natl Acad Sci U S A. 2021 Jun 29;118(26):e2011196118. doi: 10.1073/pnas.2011196118. LAG3会是帕金森病新药开发潜在突破吗?杂志文摘 | 阿尔茨海默病的发病机制和药物研发进展