歷經(jīng)4年,，貴州醫(yī)科大學(xué)/浙大城市學(xué)院譚俊教授團隊與大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院李崧研究員合作通過大量的篩選優(yōu)化得到了全新結(jié)構(gòu)的小分子USP11選擇性抑制劑IsoLiPro（尼布林）,，并利用多種轉(zhuǎn)基因AD動物模型反復(fù)進行實驗，在國際上首次明確了其臨床前抗AD的作用,。這一研究結(jié)果,，不僅有助于我們?nèi)媪私釧D的發(fā)病機制，同時也為AD新藥開發(fā)開辟了全新的方向,，并對其它以USP11為靶點的臨床疾病的治療產(chǎn)生了重要影響,。

阿爾茨海默癥（Alzheimer’s disease，AD）是一種進行性神經(jīng)退行性疾病,，主要病理學(xué)特征由細胞外淀粉樣蛋白-β（Amyloid β,Aβ）沉積形成的老年斑（Senile plaques,SP）和神經(jīng)元細胞內(nèi)高度磷酸化tau聚集形成的神經(jīng)纖維纏結(jié)（Neurofibrillary tangles,NFTs）構(gòu)成,。這兩種病理蛋白在腦內(nèi)的異常積累與突觸功能障礙、神經(jīng)元死亡和AD認知缺陷密切相關(guān),。因此靶向上述蛋白及其病理機制開發(fā)疾病修飾（disease-modifying）治療藥物一直是AD領(lǐng)域的研究熱點,。

2022年發(fā)表的Cell文章發(fā)現(xiàn),，X染色體相關(guān)的泛素特異性肽酶11（Ubiquitin-specific protease 11，USP11）的高表達會促進tau的去泛素化和穩(wěn)定性,，從而阻止tau蛋白的正常清除,，加速tau的病理性聚集，導(dǎo)致AD小鼠的認知功能障礙,。USP11基因敲除后,，能夠顯著改善AD小鼠的tau病變和認知功能的受損。因此抑制USP11介導(dǎo)的tau去泛素化進而改善AD病理有望為AD治療提供全新的策略,。目前已知的USP11小分子抑制劑主要是米托蒽醌,，主要用于治療急性髓系白血病等多種惡性腫瘤。但由于水溶性差,、長期使用有較為嚴重的藥物不良反應(yīng),，尤其是在老年、合并癥多的患者中出現(xiàn)特別的心臟毒性,，因此難于在臨床上推廣應(yīng)用于老年AD患者,。為此，安全有效的新型小分子USP11抑制劑的研發(fā)仍然亟待解決,。

歷經(jīng)4年,，貴州醫(yī)科大學(xué)/浙大城市學(xué)院譚俊教授團隊與大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院李崧研究員合作通過大量的篩選優(yōu)化得到了全新結(jié)構(gòu)的小分子USP11選擇性抑制劑IsoLiPro（尼布林），并利用多種轉(zhuǎn)基因AD動物模型反復(fù)進行實驗,，在國際上首次明確了其臨床前抗AD的作用,。這一研究結(jié)果，不僅有助于我們?nèi)媪私釧D的發(fā)病機制,，同時也為AD新藥開發(fā)開辟了全新的方向,，并對其它以USP11為靶點的臨床疾病的治療產(chǎn)生了重要影響。

據(jù)了解,，全新小分子USP11抑制劑已經(jīng)由譚俊教授團隊成立的新藥研發(fā)公司——安域生物科技（杭州）有限公司進行產(chǎn)業(yè)化的開發(fā)應(yīng)用,，預(yù)計在2024年底或2025年初在中國開展臨床試驗。

2024年10月,，貴州醫(yī)科大學(xué)/浙大城市學(xué)院譚俊教授團隊和大連醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院李崧研究員合作在EMBO Molecular Medicine雜志在線發(fā)表了題為“Targeting USP11 regulation improves neuropathologies and cognition in Alzheimer transgenic mice”的研究文章,。該研究在國際上首次明確了小分子USP11抑制劑能夠通過增加tau蛋白泛素化，促進其降解清除,，從而改善AD病理和認知損害,，發(fā)揮抗AD作用。這一研究發(fā)現(xiàn)為開發(fā)新的AD治療策略提供了全新的靶標,。同時,，全方位探索了尼布林作為新藥在長期應(yīng)用中的毒副作用以及藥代學(xué)特征，結(jié)果表明,，尼布林具有低的毒性且具有較好的動力學(xué)特征,，為后續(xù)的臨床研究提供基礎(chǔ),。

1、尼布林的合成與表征

圖1 Synthesis and characterization of IsoLiPro.

將等摩爾量的異丁酸鋰（LiIB）和L-脯氨酸（Pro）在正丁醇中加熱回流,，攪拌約3 h后自然冷卻結(jié)晶,，收集產(chǎn)生的晶體并對其進行了結(jié)構(gòu)解析和性質(zhì)表征（圖1）。XRPD,、1H-NMR,、FT-IR等多種分析技術(shù)均證明，尼布林是一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的配位化合物,。

2,、IsoLiPro 在體外和體內(nèi)均可顯著降低 USP11 蛋白水平

為了進一步探索尼布林對USP11的抑制效果，該課題組在SH-SY5Y細胞和HEK293細胞中篩選多種小分子藥物和尼布林對細胞中USP11的抑制作用,，結(jié)果表明尼布林對USP11 的抑制效果最明顯,，且能夠時間和劑量依賴性降低SH-SY5Y細胞的USP11表達水平,，同時這一抑制作用具有USP11選擇性,。在體內(nèi)研究中，9.5月齡的3xTg-AD小鼠灌胃給藥尼布林4月后,，尼布林對USP11蛋白水平也有相同的抑制作用,，其海馬和皮層區(qū)域的USP11表達水平均顯著降低（圖2）。

圖2 IsoLiPro markedly decreases USP11 protein level in SH-SY5Y cells and the mice brain

3,、IsoLiPro 顯著增加 HEK293-hTau 細胞中的 tau 泛素化水平

為了進一步探討尼布林加速tau蛋白清除的機制,，課題組通過免疫沉淀（IP）結(jié)合液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（LC-MS/MS）對tau蛋白的泛素化進行了分析。實驗結(jié)果表明,，尼布林處理HEK293-hTau細胞后,，tau蛋白的K48泛素化水平顯著升高（圖3）。這一結(jié)果進一步提示,，尼布林能夠通過降低USP11表達,，抑制tau蛋白的去泛素化，從而增加其降解清除,，最終降低總tau和磷酸化tau水平,。

圖3 IsoLiPro alters tau ubiquitination levels in HEK293-hTau cells.

4、尼布林顯著緩解AD 轉(zhuǎn)基因小鼠模型大腦中的病理變化,，并改善認知功能障礙

在上述細胞水平實驗的基礎(chǔ)上,，課題組進一步利用3xTg-AD和5xFAD兩種轉(zhuǎn)基因AD動物模型，評估了尼布林對tau病理的影響,。研究人員發(fā)現(xiàn),，9.5月齡的3xTg-AD小鼠和10周齡的5xFAD小鼠口服尼布林后，大腦中的總tau蛋白和磷酸化tau蛋白（p-tau181, p-tau202/205和p-tau396）顯著降低,。同時,，尼布林還能顯著降低 5xFAD 小鼠腦組織海馬區(qū)的Iba1和 GFAP 水平,，表明尼布林能夠改善膠質(zhì)細胞激活和神經(jīng)炎癥反應(yīng)。意外的是,，尼布林給藥后不僅顯著改善 tau 病理和神經(jīng)炎癥,，還能顯著降低腦內(nèi)Aβ水平和斑塊沉積，這一結(jié)果可能與尼布林通過抑制USP11表達,，參與BACE1泛素化和降解以及 Li 對 GSK-3β 激酶的活性降低有關(guān),。

除了tau病理、神經(jīng)炎癥和Aβ 病理斑塊外,，課題組的研究結(jié)果還發(fā)現(xiàn)尼布林長期給藥后能夠增加突觸標志物SYN-1和PSD95蛋白的表達,，并顯著提高神經(jīng)元樹突棘密度和數(shù)量，表明尼布林能夠顯著改善AD模型動物的神經(jīng)突觸可塑性（圖4）,。Morris水迷宮和Y迷宮實驗結(jié)果表明,，與對照組相比，經(jīng)過尼布林治療的實驗動物展示出更好的行為表現(xiàn),。

此外,，除了驗證了尼布林對緩解AD病變作用及機制進行研究外，還對其毒性以及藥代等試驗結(jié)果進行了評估,。結(jié)果表明,，尼布林在長期給藥過程中未發(fā)現(xiàn)明顯的毒性反應(yīng)。與碳酸鋰相比,，到達大腦中的鋰濃度更高,，具有較好的藥代學(xué)特征，這些均為尼布林的臨床研究提供更進一步的基礎(chǔ),。

圖4 IsoLiPro ameliorates synaptic plasticity deficits and spatial memory impairment

圖5 尼布林抗AD作用機制示意圖

文章結(jié)論與討論,，啟發(fā)與展望本研究首次在體內(nèi)和體外模型中證實了尼布林能夠有效降低USP11蛋白水平。機制研究表明,，這一作用主要通過調(diào)節(jié)USP11的蛋白質(zhì)降解途徑實現(xiàn),，而非直接影響其酶活性。通過降低USP11的蛋白水平,，尼布林能夠增強tau蛋白的泛素化,，從而加速其降解，改善AD轉(zhuǎn)基因動物模型中的病理特征,。這些結(jié)果揭示了USP11作為阿爾茨海默?。ˋD）治療潛在靶點的重要性，并為通過抑制USP11蛋白水平治療AD提供了新思路（圖5）,。

然而,，本研究也存在一些值得進一步探索的問題。首先,，雖然本研究表明尼布林能夠調(diào)控USP11蛋白降解,，但要準確反映其在體內(nèi)的作用機制,，還需要進一步定量分析尼布林在大腦中的分布和濃度。通過明確其劑量-反應(yīng)關(guān)系,，可以更加精準地評估尼布林的有效劑量范圍,，優(yōu)化治療方案。此外,，未來的研究應(yīng)進一步聚焦尼布林與USP11在體內(nèi)尤其是大腦中的直接相互作用,，以揭示更為精準的分子機制。結(jié)合這些信息,，我們的研究將能夠為尼布林作為AD治療藥物提供更強的基礎(chǔ)理論支持,，并有助于開發(fā)相關(guān)疾病中基于USP11的靶向治療策略。

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