【热点追踪】重磅！Nature发现阿尔兹海默症的关键治疗靶点

阿尔兹海默症（AD）是一种多发于老年的神经退行性疾病，即大家常说的老年痴呆症。该病有着很高的发病率，并且其发病机制尚未被完全阐明。因此，其治疗和预防仍然是世界性的难题。但随着研究的深入，对该病有了更新的见解，也为该病的治疗带来希望。

9月2日，美国斯隆·凯特琳纪念癌症中心和康奈尔大学威尔医学院等多单位合作，在Nature 发表题为“The innate immunity protein IFITM3 modulates γ-secretase in Alzheimer’s disease”的研究论文，发现炎性条件可通过诱导干扰素诱导的跨膜蛋白3（IFITM3）表达，后者与γ-分泌酶结合并上调其活性，从而增加β-淀粉样蛋白（AD的关键指标）的产生。“外行看热闹，内行看门道”，作为科研小白的我们赶紧学学大佬们清奇的科研思路吧！

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2681-2

研究背景

先天免疫与AD相关，但免疫激活如何影响β-淀粉样蛋白的产生尚不清楚。（研究问题很有意义，但这也太广泛了吧……），于是作者集中于AD的关键酶-γ-分泌酶复合物（由PS，NCT，APH-1和PEN-2组成），该酶控制β-淀粉样蛋白的产生，而γ-分泌酶调节蛋白可控制γ-分泌酶活性，因此筛选γ-分泌酶调节蛋白被认为是开发AD治疗药物的潜在手段。（不直接研究γ-分泌酶的重要原因是γ-分泌酶研究起来比较困难）

研究内容

1. IFITM3直接与γ-分泌酶结合

为了筛选γ-分泌酶调节蛋白，作者使用光交联等方法鉴定出PS1-NTF（已有报道）和IFITM3，并通过液相色谱和免疫印迹确定；敲除γ-分泌酶后检测不到IFITM3，证明IFITM3与γ-分泌酶结合。

2. IFITM3调节γ-分泌酶活性

为了验证IFITM3的作用，作者在细胞中使用siRNA敲低IFITM3，发现不影响NCT, PS1-NTF和 APP等蛋白水平，但降低了β-淀粉样蛋白的分泌和γ-分泌酶活性。因此，IFITM3通过上调γ-分泌酶活性，从而促进β-淀粉样蛋白裂解释放。

3. IFITM3受年龄和PS1突变调节

随后作者发现，IFITM3和γ-分泌酶活性在老龄小鼠中显著增加，并且只有在老龄小鼠中IFITM3才与γ-分泌酶结合。在5xFAD转基因小鼠中（阿尔兹海默症模型小鼠），IFITM3高表达并影响γ-分泌酶活性。因此，年龄和FAD基因突变增加IFITM3表达，从而影响γ-分泌酶活性和β-淀粉样蛋白产生。

4.阿尔兹海默症病人中IFITM3表达和γ-分泌酶活性增加

为了证实该研究的临床相关性，作者分析了数据库中IFITM3表达情况，发现IFITM3在迟发性阿尔茨海默症（LOAD）病人中高表达。LOAD样品中IFITM3的mRNA和蛋白水平也高表达，并与γ-分泌酶活性增加有关。作者后续还发现干扰素及细胞因子可增加IFITM3表达。

5. IFITM3在γ-分泌酶的活性位点附近

作者进一步使用不同光亲和抑制剂研究IFITM3与γ-分泌酶的位置关系，发现IFITM3处于γ-分泌酶的活性位点附近。

实验思路

总结：

AD作为目前难以防治的疾病，鉴定出疾病关键靶点对于药物的研发十分重要。本研究基于β-淀粉样蛋白的关键调控分子γ-分泌酶，筛选其调节蛋白。

首先通过光交联等方法鉴定出关键结合蛋白IFITM3；

其次，确定IFITM3的作用及其对γ-分泌酶活性的影响，并探究年龄和基因突变等因素对于IFITM3的影响；之后验证其在人类病例中的相关性，鉴于IFITM3参与先天免疫，作者研究了干扰素或细胞因子等对于阿尔兹海默症的影响；

最后确定IFITM3与γ-分泌酶的结合位点。

（发现了吗？我已经给你总结出了AD及相关疾病的研究思路！）

文章内容丰富，思路清晰，意义重大，提示AD多发于老年人，可能除了基因突变等因素，和自身免疫力降低、感染风险增加也有关系。因此未来或可基于IFITM3这一关键靶点研究新的防治药物。

什么？你还没get到具体的实验思路，别着急，我已经帮大家整理好了。

首先是选题方面，AD病因复杂，与基因突变（如FAD突变，家族史），免疫衰退（如本文中的免疫调控蛋白），激素（如女性患者发病率是男性的3倍），菌群，年龄（主要发生于老龄）和感染（神经炎症促进其发病）等因素均有关系，因此，小伙伴们可根据自己本身的研究领域，选取适合的切入点。另外，AD的重要标志为β-淀粉样蛋白的持续积累，因此任何与β-淀粉样蛋白产生相关的机制都可能与AD发病相关（如本文中的γ-分泌酶）。

因此，基于不同的选题角度，大致可分为两种研究思路：

1.研究某一因素与AD发病的关系：其实这类文章的思路比较常见，主要是三步走：相关性、因果性及机制研究；以肠道菌群与AD为例（之前写过肠道菌群的研究思路，不会的可以参考以前的推文哟！）:

（1）相关性：可收集AD病人与健康病人粪便，进行测序分析，确定有无肠道菌群紊乱；

（2）因果性：可将AD病人粪便移植给无菌或限菌小鼠，检测是否有AD样症状发生，或者在AD模型中，提前用抗生素等清除菌群，检测有无症状改变；

（3）机制探究：机制上可以菌群或者AD为主，以菌群为主主要看细菌易位、代谢紊乱及免疫改变等，以AD机制为主可分析关键蛋白表达， β-淀粉样蛋白调控通路等。

2.第二种思路是研究明星分子：该思路关键在于明星分子的选择，可以基于AD发病中的关键酶，如本文的γ-分泌酶，有条件的话可以进行筛选，不过工作量比较大。

（1）分子筛选：通过细胞模型鉴定出关键蛋白，常见方法有免疫沉淀、光交联、CRISPER-CAS9等；

（2）活性验证：验证靶标蛋白的生物学活性，通过敲低、过表达等；

（3）动物实验验证其作用；

（4）调控机制和活性位点确定：如年龄和其他基因的调控，与其他蛋白的结合等；

（5）验证临床相关性：数据库分析，不同样本基因水平和蛋白水平检测差异。

注：此推文未经许可禁止转载！

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