粵港澳中樞神經再生研究院楊偉莉/李世華/李曉江團隊利用猴模型揭示帕金森病新病理機制
暨南大學融媒體中心訊 10月15日，暨南大學粵港澳中樞神經再生研究院楊偉莉/李世華/李曉江團隊在國際醫學研究領域權威頂級期刊《臨床研究雜志》Journal of Clinical Investigation（一區Top，IF 13.3）在線發表題為“Deficiency of Parkin causes neurodegeneration and accumulation of pathological α-synuclein in monkey models”的研究論文。
該研究利用CRISPR/Cas9技術首次建立了不同年齡的Parkin缺失猴模型，并發現Parkin缺失隨年齡增長可造成猴中腦黑質多巴胺神經細胞的明顯變性及死亡、紋狀體部位多巴胺合成減少及病理性pS129-α-syn聚集，成功模擬了PD病人腦中的重要病理特征，這與Parkin敲除的小鼠模型及豬模型無法模擬PD病人腦中神經細胞退變死亡的重要病理形成鮮明對比，提示利用非人靈長類動物模型研究Parkin功能的重要性和必要性。
此外，該研究首次揭示了在生理狀態下的動物體內PINK1激酶可磷酸化Parkin的證據，且Parkin 磷酸化的減少與pS129-α-syn蛋白的聚集相關，而通過提高Parkin蛋白磷酸化水平可顯著減少pS129-α-syn蛋白的聚集毒性及對神經細胞起到有效的保護作用。這為攜帶PINK1及Parkin突變的PD患者在臨床上具有相似的表型提供了新的分子機制，提出了PD治療干預的一個新靶點。
帕金森病是全球第二大神經退行性疾病，在65歲以上的中老年人群中患病率約為2%，目前尚無可治愈方法，嚴重威脅人類健康。PD病人主要的病理特征是中腦黑質腦區出現漸進性神經細胞退變死亡及由病理性α-synuclein蛋白聚集形成的路易氏小體，該聚集體的積累會對神經元造成損傷。臨床上，PINK1及Parkin基因的突變均可因基因功能缺失引起早發型常染色體隱性遺傳的帕金森病。大量體外研究證明PINK1激酶可磷酸化激活Parkin蛋白，但仍缺乏生理狀態下的體內證據。PINK1及Parkin敲除的小鼠及豬模型都無法模擬出PD病人腦中多巴胺神經元丟失及病理性α-synuclein蛋白聚集的重要病理特征，限制了對這兩個蛋白體內功能的研究。
本研究利用CRISPR/Cas9技術建立了不同年齡的Parkin打靶猴模型，發現Parkin缺失可造成猴中腦黑質區發生年齡依賴性的神經退變并伴隨出現由pS129-α-syn蛋白聚集而成的路易氏小體，模擬了PD患者腦中的重要病理特征。有趣的是，通過比較分析猴腦及小鼠腦中PINK1與S65-Parkin的表達，本研究發現在靈長類動物大腦中S65-Parkin的磷酸化依賴于PINK1的表達，且衰老會造成猴腦中S65-Parkin水平降低及pS129-α-syn毒性蛋白聚集。通過過表達Parkin，而非去磷酸化形式的Parkin，能夠減少衰老造成的pS129-α-syn蛋白的聚集，保護神經細胞。
(圖1.磷酸化Parkin在PD病理中的重要機制模型。在正常的靈長類動物大腦中，PINK1蛋白發揮激酶功能磷酸化激活Parkin，磷酸化形式的S65-Parkin通過清除pS129-α-syn等毒性蛋白使黑質神經元維持健康狀態。然而，PD病人腦內，當發生Parkin 或 PINK1 突變以及衰老造成的氧化應激時Parkin磷酸化水平降低，進而導致 pS129-α-syn 等毒性蛋白積累，并最終導致患者腦內發生年齡依賴性的神經退變）
由于Parkin敲除的小鼠及豬模型無法模擬患者腦中神經細胞退變死亡的重要病理特征，而本研究通過利用與人類更為接近的非人靈長類模型，建立了成熟、穩定的可模擬患者重要病理特征的Parkin打靶的PD猴模型，揭示了Parkin基因突變造成帕金森病的新致病機制，為PD的臨床治療提供了新的潛在靶點，凸顯了利用非人靈長類動物研究神經退行性疾病的重要性。
該研究受到三位神經科學領域的國際頂級權威專家Aaron Gitler (美國斯坦福大學), Dimitri Krainc （美國西北大學），David C. Rubinsztein （英國劍橋大學）的點評 （https://mp.weixin.qq.com/s/vGHHbLTNL_Hbftz3RnfK9A）。他們一致認為該項利用非人靈長類動物模型的研究提出了PD病理的新機制及新的藥物治療靶點。
暨南大學博士研究生韓瑞、王琦、熊鑫、陳秀生為論文的共同第一作者；楊偉莉研究員，李世華教授和李曉江教授為共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金項目、廣東省重點領域研究發展項目、廣東省科技廳項目、廣東省基礎與應用基礎研究基金等基金和暨南大學的大力支持。
論文鏈接：https://www.jci.org/articles/view/179633
Bioart學術媒體報道鏈接：https://mp.weixin.qq.com/s/vGHHbLTNL_Hbftz3RnfK9A
責編：陳國瓊