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科學家借助綠茶發現新分子可摧毀導致阿爾茨海默氏症的澱粉樣斑塊

科學家借助綠茶發現新分子可摧毀導致阿爾茨海默氏症的澱粉樣斑塊

2022-11-04 Comments 0 Comment

加州大學洛杉磯分校(UCLA)的研究人員利用存在於綠茶中的一種分子發現了更多可能打破大腦中蛋白纏結的分子,這些蛋白纏結已知會導致阿爾茨海默病和其他疾病。Tau纖維是產生纏結並攻擊神經元的冗長的多層絲狀物,已知可被綠茶分子EGCG分解。

加州大學洛杉磯分校的生物化學家在最近發表在《自然-通訊》雜誌上的一篇論文中詳細介紹了EGCG如何逐層分解tau纖維。他們還描述了他們如何發現其他可能以同樣方式發揮作用的化合物,並可能成為比EGCG更好的潛在候選藥物,因為EGCG很難穿透大腦。

這一發現為治療阿爾茨海默氏症、帕金森氏症和其他神經退行性疾病提供了新的可能性,即通過開發針對tau纖維和其他澱粉樣纖維結構的藥物。

數以千計的J形陶氏分子層連接在一起,形成了被稱為纏結的澱粉樣纖維,它最初是由阿洛伊斯-阿爾茨海默在一個癡呆症患者的死後大腦中發現的。隨著這些纖維的生長和擴散到整個大腦,它們會殺死神經元並導致大腦萎縮。許多研究人員認為,去除或破壞tau纖維可以減緩癡呆症的進展。

加州大學洛杉磯分校化學和生物化學教授大衛-艾森伯格(David Eisenberg)說:”如果我們能夠打破這些纖維,我們也許能夠阻止神經元的死亡,他的實驗室領導了這項新的研究。業界在這方面通常是失敗的,因為他們主要使用難以進入大腦的大型抗體。幾十年來,科學家們已經知道綠茶中有一種叫做EGCG的分子,可以分解澱粉樣纖維,這就是我們的工作與其他工作的不同之處。”

EGCG已被廣泛研究,但從未作為治療阿爾茨海默氏症的藥物發揮作用,因為它分解tau纖維的能力在水中效果最好,而且它不容易進入細胞或大腦。此外,一旦EGCG進入血液,它就會與tau纖維以外的許多蛋白質結合,削弱其功效。

為了研究EGCG分解tau纖維的機制,研究人員從死於阿爾茨海默氏症的人的大腦中提取了tau纏結物,並將它們與EGCG培養了不同的時間。在三小時內,一半的纖維消失了,剩下的纖維也被部分降解了。24小時後,所有纖維都消失了。

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處於EGCG誘導降解的中間階段的纖維被閃電式冷凍,這些冷凍樣品的圖像顯示了EGCG是如何將纖維斷成明顯無害的碎片的。

“EGCG分子與纖維的每一層結合,但分子希望更緊密地結合在一起。當它們一起移動時,纖維就會折斷,”艾森伯格說。

當時還是加州大學洛杉磯分校博士生的凱文-默里(Kevin Murray)現在在布朗大學的神經學系工作,他確定了陶氏纖維上EGCG分子所附著的特定位置,稱為藥理基團。然後,他對有可能與相同位置結合的6萬個大腦和神經系統友好型小分子庫進行了計算機模擬。他發現了幾百個大小為25個原子或更小的分子,它們都有可能更好地與tau纖維的藥理作用結合。用計算篩選出的頂級候選分子進行實驗,發現大約有半打分子可以分解tau纖維。

默里說:”利用加州大學洛杉磯分校現有的超級計算資源,我們能夠在需要進行任何濕式實驗室實驗之前就篩選出大量藥物庫。”

這些頂級化合物中的幾個,最值得注意的是稱為CNS-11和CNS-17的分子,也阻止了纖維從細胞間的擴散。作者認為這些分子是可以被開發出來治療阿爾茨海默病的候選藥物。

艾森伯格說:”對於癌症和許多代謝性疾病來說,了解致病蛋白的結構已經導致了有效的藥物,可以停止致病作用。但直到最近,科學家才了解到tau纏結的結構。我們現在已經確定了能打破這些纖維的小分子。底線是,我們已經把阿爾茨海默病和一般的澱粉樣疾病放在與癌症相同的基礎上,即結構可以用來尋找藥物。”

CNS-11還不是一種藥物,但作者稱它是一個線索。

艾森伯格說:”通過研究這個的變化,我們正在做的,我們可能從這個線索變成一個真正好的藥物。”

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