易賽騰生物(Ecyton)研究團隊利用其開發的先進直接轉分化技術,成功制備出能夠在21天內快速展示阿爾茨海默病(AD)關鍵天然病理特征的人源基底前腦膽堿能神經元(BFCN)。通過該模型,團隊對比分析了Aducanumab(Adu)和Lecanemab(LCN)兩種FDA批準的單克隆抗體藥物,發現LCN在清除神經細胞內淀粉樣β蛋白和減少Tau蛋白磷酸化方面顯著優于Adu。這一發現支持LCN在臨床上的優越性,為AD治療藥物的研發提供了重要的科學依據,并展示了天然病理性BFCN在AD研究及藥物評估中的潛力。
阿爾茨海默病(AD)是一種以大腦中淀粉樣斑塊積累和磷酸化Tau蛋白形成神經原纖維纏結為特征的神經退行性疾病。原代培養人源神經細胞的來源有倫理限制、獲取技術難度大,不具有擴增能力,且成體神經細胞難以在體外培養使用,這些特性給AD的病理機制研究和藥物開發帶來了巨大挑戰。
Ecyton研究團隊致力于構建穩定可靠的人源AD神經細胞模型,并基于這些模型建立藥物篩選和驗證平臺。該團隊最近取得的進展顯示,通過特定轉錄因子的過表達和小分子的協同作用,成功將AD患者的皮膚成纖維細胞直接轉分化為表現AD病理特征的BFCN亞型。這一過程的特點包括:
1. 轉分化的高效率和速度,10天內即可將92%以上病毒感染的成纖維細胞轉化為神經細胞;
2. 轉分化后神經細胞的高純度,94%以上的細胞表達神經元特有標志物;
3. 以及這些神經細胞具有高凍存復蘇率和良好的鋪板效率。在優化條件下,BFCN能單獨培養超過90天并形成致密的健康神經網絡,無需與星形膠質細胞共培養。
Ecyton快速制備的患者AD-BFCN在21天內展示了AD相關的天然內源性病理特征,包括神經元內Aβ42的積累和聚集以及pTau181的聚集,如圖1。在老年健康對照HC-BFCN(66歲)中,Aβ42在培養期間保持較低且穩定的水平。相比之下,AD-BFCN中Aβ42的積累迅速增加,高達HC-BFCN的37倍。此外,AD-BFCN中內源性Aβ42寡聚體和原纖維的形成,表現出時間依賴性模式,并在21天時急劇增加至三倍。比較分析還顯示,pTau181在AD-BFCN中隨時間積累,并與神經元內Aβ42的積累和聚集密切相關,顯示與AD有更強的關聯。因此,神經元天然內源性Aβ42和pTau181同時檢測可能作為評估AD藥物有效性的更科學可靠的指標。

Figure 1. Intracellular Amyloid and Tau Pathology in Neurons Derived from Alzheimer's Disease Patients.
Ecyton的研發團隊進一步研究了LCN和Adu對AD-BFCN神經元胞內Aβ42和pTau181的影響。如圖2。與對照IgG相似,LCN和Adu都能通過神經細胞膜進入胞內。進入細胞后,LCN與神經元內Aβ42聚集體及早期內體(RAB5)、晚期內體(RAB7)、溶酶體(LAMP1)和蛋白酶體(LMP7)標記共定位。定量免疫熒光分析表明,LCN在72小時內有效減少了AD-BFCN中70%的細胞內Aβ42聚集體和20%的pTau181水平。相比之下,針對纖維化Aβ42的Adu未能有效清除神經元內的Aβ42及其聚集體,對pTau181的積累無顯著影響。初步機制研究表明,TRIM21在減少LCN與Aβ42復合物中發揮重要作用。LCN處理AD-BFCN后,TRIM21在三天內呈現下降,與Aβ42減少一致。對AD-BFCN進行LCN處理72小時后,接著用自噬溶酶體融合抑制劑巴非霉素A1(BAF)或蛋白酶體抑制劑硼替佐米(BTZ)處理6小時,定量免疫熒光測定顯示,與對照組相比,抑制劑處理后Aβ42和TRIM21水平顯著增加。結果表明,自噬溶酶體途徑和蛋白酶體途徑均參與了Aβ42-LCN-TRIM21復合物的降解。

Figure 2. Distinct Impact of LCN and Adu on Aβ42 and pTau181 in AD-BFCN.
總之,Ecyton研發團隊的這項研究為AD領域帶來了新的進展,不僅加深了我們對AD發病機制的理解,也為開發更有效的治療藥物提供了新思路和強有力的工具。這一成果將對未來的AD研究和藥物開發產生積極的影響,有望為眾多AD患者帶來希望。
論文題目是“Distinct Effects of Aducanumab and Lecanemab on Intraneuronal Endogenous Aβ42 and Phosphorylated Tau in Alzheimer's Disease Treatment”。
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