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作者：Cathy
導言：神經退行性疾病 (Neurodegenerative disease) ，以特異性神經元的大量丟失為主要特徵，是一類進行性發展的致殘，嚴重可致死的複雜疾病，如阿爾茨海默氏症、小腦性共濟失調等。多年來，由於腦功能的複雜性，這類疾病的治療一直是個難題。近日有研究人員開發了一種人工蛋白，並成功減輕了某些神經損傷和疾病的症狀，為這類疾病的治療帶來了希望。
突觸是神經迴路中的基本結構和功能單元，它們決定了神經元之間的連通性並提供了交流的途徑。在分子水平上，突觸是高度動態的，它們的重塑對於腦生理的各個方面都是必不可少的。人腦在龐大的神經元網絡中包含數萬億個突觸。突觸重塑對於確保有效接收和整合外部刺激以及存儲和檢索信息至關重要。
對此，來自德國神經退行性疾病中心（DZNE），英國和日本的研究人員開發了一種具有神經功能的蛋白質，研究表明，該人工蛋白質減輕了某些神經損傷和疾病的症狀，而在微觀水平上，重建突觸連接，建立並修復神經元之間的聯繫。
該研究於8月28日發表在頂尖學術期刊《Science》雜誌上。題為「A synthetic synaptic organizer protein restores glutamatergic neuronal circuits」
人腦的神經元網絡會經歷終生變化，以便能夠收集信息並以合適的方式存儲信息。這尤其適用於記憶的產生和記憶。突觸在大腦的適應能力中起著核心作用。它們是神經信號從一個細胞傳遞到另一個細胞的連接點。許多被稱為突觸組織蛋白的特異性分子確保了突觸的形成和重組。
人工蛋白質
該研究小組利用這種自然發生的分子的結構元素合成了一種叫做CPTX的人工蛋白質，並在疾病模型中測試了它的效果。並將該化合物施用給神經功能缺陷與人類相似的老鼠。具體來說，這些測試集中在阿爾茨海默氏症、脊髓損傷和小腦共濟失調——一種主要以肌肉協調失調為特徵的疾病。所有這些情況都與突觸的損壞或丟失有關。這項研究是幾個研究機構的專家共同努力的結果，包括DZNE的Magdeburg基地、英國MRC分子生物學實驗室、東京慶應大學醫學院以及日本愛知醫科大學。
合成突觸組織器CPTX的結構指導設計和應用
減輕疾病症狀
DZNE的高級研究員Alexander Dityatev教授說：「在我們的實驗室中，我們研究了CPTX對表現出某些阿爾茨海默氏病症狀的小鼠的作用。我們發現CPTX的使用可以提高小鼠的記憶力。」
研究人員還觀察到在阿爾茨海默病和所研究的動物模型中幾個重要的神經元參數恢復正常。也就是說，CPTX增加了突觸的變化能力，這被認為是與記憶形成相關的細胞過程。此外，還證明CPTX可以提高所謂的「興奮傳遞」。這表明，該蛋白質對促進接觸細胞活性的突觸具有特異性作用。最後，CPTX增加了樹突的密度。這些是細胞膜上的微小凸起，對於建立興奮性突觸連接至關重要。
進一步研究表明，將CPTX應用於運動功能障礙的小鼠（由脊髓損傷或類似於小腦共濟失調的病理狀況引起）可提高齧齒動物的活動能力。在細胞水平上，該蛋白被證明可以修復和促進興奮性突觸連接。
分子連接器
CPTX以獨特的方式結合了天然突觸組織蛋白中存在的功能域。該化合物被設計為神經細胞之間的興奮性連接的通用橋樑建設者。在兩個神經元相遇的地方，無論是粘著的接觸還是實際上的突觸連接，CPTX都連結到兩個相關細胞表面上的特定分子，從而觸發新突觸的形成或增強已經存在的突觸。
Dityatev強調說：「目前，該藥物處於實驗階段，其合成要求很高，因此我們離人類的應用還很遠。但是，我們的研究表明，CPTX在建立和加強神經連接方面甚至可以比某些天然類似物做得更好。因此，CPTX可以成為具有臨床潛力的新型藥物的原型。」 它將應用於與神經元連接受損相關的疾病。
「目前針對神經退行性疾病的許多治療工作都集中在阻止疾病進展，而恢復喪失的認知能力的前景微乎其微。我們的方法可以幫助改變這一情況，並可能開發真正恢復神經功能的治療。因此，在設計CPTX時，我們打算開發更多的化合物。在未來的研究中，我們希望改善其性能並探索可能的治療應用。」
參考：
【1】https://medicalxpress.com/news/2020-08-tailor-made-molecule-ties-nerve.html
【2】https://science.sciencemag.org/content/369/6507/eabb4853