分子弹簧:无外力撬裂Tau蛋白阿尔茨海默病治疗迎来曙光

来源: 试界医学 浏览量: 5 发布时间: 2025-08-22 09:08:43


加州大学洛杉矶分校(UCLA)侯珂博士团队在《自然》杂志上发表了一项突破性研究:他们设计出一种仅含七个氨基酸的“分子弹簧”,能在无需外部能量输入的情况下,机械性地撬裂大脑中顽固的 Tau 蛋白纤维。这一发现为长期困扰科学界的阿尔茨海默病(Alzheimer’s Disease, AD)治疗开辟了全新路径。


Tau 蛋白:从“轨枕”到“钢丝绳”的致命转变

在健康大脑中,Tau 蛋白如同稳固神经细胞内部“高速公路”(微管)的“轨枕”,保障神经信号畅通。然而,在年龄增长及遗传、环境因素作用下,过度磷酸化或氧化的 Tau 蛋白会相互粘连,最终缠绕成异常坚韧的螺旋状纤维(神经原纤维缠结)。这些犹如“钢丝绳”般的纤维堵塞神经元内部,导致功能丧失和记忆回路崩溃。


传统疗法难以攻克这些纤维,因其内部由氢键和疏水相互作用构成的“分子级装甲”异常坚固。此前,科学家仅能在试管内利用高温或强化学试剂短暂破坏它们,而在活体内实现高效、安全的解聚是公认的巨大挑战。


D-短肽:自组装弹簧的巧妙设计

侯珂团队从20多种候选分子中筛选出一条关键短肽:序列为 D-TLKIVWI。其精妙之处在于预紧弹簧的瞬间释放,想象一个天生右旋的螺旋弹簧被强行拧成左旋状态(贴附在 Tau 纤维上时)。一旦松开(局部脱离),弹簧瞬间猛烈回弹释放的力量,足以撬开坚硬的“钢丝绳”(Tau 纤维)。这正是短肽“自驱动解聚”的核心机制。




  1. D-氨基酸“防护衣”:采用天然氨基酸的镜像分子——D-氨基酸合成,使其难以被体内酶降解,免疫原性极低,如同披上“隐形衣”。
  2. 自组装成“伪淀粉样”纤维:在水溶液中,这些短肽能自动组装成右手螺旋的微米级纤维,形成一根蓄势待发的“分子弹簧”。
  3. 构象限定储存能量:当这些右旋纤维贴附于天然左旋的 Tau 蛋白纤维表面时,被迫扭曲成左旋构象,内部积累巨大的扭转弹性势能。
  4. 力学回弹撬裂纤维:一旦短肽局部脱离 Tau 纤维表面,即刻以分子级速度回弹至右旋状态。释放的机械扭矩瞬间破坏 Tau 纤维的氢键网络,沿轴向迅速蔓延裂纹,最终将坚硬的 Tau 纤维撬裂成无毒小片段。


疗效验证:从微观到行为的多重证据

  1. 原子力显微镜实拍断裂瞬间:研究人员利用高速原子力显微镜与冷冻电镜,首次直接捕捉到短肽回弹瞬间斩断 Tau 纤维的震撼画面。
  2. 脑切片实验:在阿尔茨海默病模型小鼠的脑切片中,经该短肽处理后,Tau 蛋白缠结显著减少,神经突触恢复通畅。

行为学改善:注射短肽后,患病小鼠在水迷宫测试中的表现大幅提升,逃逸时间缩短,记忆力与学习能力明显恢复,且未观察到明显的炎症反应或其他副作用。


D-短肽作为药物载体的优势

  1. 超低免疫原性:D-氨基酸结构有效降低免疫识别风险。
  2. 高耐酶性:不易被血液和细胞酶分解,体内半衰期长。
  3. 易于功能化:可方便地与聚乙二醇(PEG)、纳米载体或脑靶向配体结合,实现穿越血脑屏障和精准递送。


广阔前景:不止于阿尔茨海默病

侯珂团队的“分子弹簧”原理具有普适性潜力,不仅适用于 Tau 蛋白,还可推广至 β-淀粉样蛋白(阿尔茨海默病)、α-突触核蛋白(帕金森病、路易体痴呆)以及亨廷顿蛋白(亨廷顿舞蹈症)等多种致病蛋白聚集体。这把分子级的“弹簧撬棍”,有望为多种神经退行性疾病提供全新的治疗策略。


此外,这类短肽解聚剂未来还可与小分子抑制剂、免疫抗体等现有疗法联用,形成“组合拳”,为患者提供更持久、安全、高效的综合治疗方案。


未来已来,这把微小的“分子弹簧”,正以其独特的力量撬动神经退行性疾病治疗的新纪元,为全球数千万患者重燃记忆与希望之光。


原文链接:https://doi.org/10.1038/s41586-025-09244-z