利用人源神经细胞研究靶向GPCR的小分子化合物降低β淀粉样蛋白产生的作用机制

Alzheimer's disease (AD) is the most common neurodegenerative disorder. Although AD is a complicated disease, the abnormal accumulation of amyloid-beta (Aβ) plaques is one of the hallmarks of AD. Aβ is produced by the sequential cleavage of amyloid precursor protein (APP) by β-secretase and γ-secretase complex. Thus, regulating secretase activity can directly influence the generation of Aβ. Although the secretase inhibitors show beneficial effects in AD animal models, none has succeeded in the clinical trials, which is possibly due to the wide substrates for the two secretases. A new target and a novel drug testing system for AD are desperately required. Previous research from our group has showed that G protein-coupled receptors (GPCRs) could interact with secretase and thereby regulating its activity for Aβ generation without the influence of other substrates processing. This implies that GPCR might be a novel target for AD. Through a high-throughput screening, we have now found a class of GPCR-targeting drugs for neurological disorders can specifically reduce Aβ production. These GPCRs are highly expressed in cortex and hippocampus, regulating cognitive functions. We will focus on the study of its insight molecular mechanism and examine the activity in induced human neurons from AD patients. It would hopefully provide a novel target and testing system for AD.

阿尔兹海默症（AD）是最为常见的一种神经退行性疾病。虽然AD是一个复杂疾病，大量研究依然显示Aβ斑块聚集是AD的重要病理指标。淀粉样前体蛋白经过β-和γ-分泌酶顺序剪切产生具有神经毒性的Aβ，调控这两个酶的活性可直接影响Aβ产生。尽管分泌酶抑制剂在AD动物模型上结果理想，目前却没有一个能通过临床试验，可能与底物多样性有关。因此我们急需治疗AD的新靶点以及新的药效检测系统。本课题组前期研究证明G蛋白偶联受体（GPCR）能特异性调控分泌酶剪切产生Aβ的活性，而不影响其他底物，提示GPCR可能是治疗AD的新靶点。目前我们通过小分子化合物筛选，找到一类靶向GPCR的中枢神经系统疾病药物能特异性降低Aβ产生，这些GPCR高表达于大脑皮层和海马，调控认知。我们将深入研究其作用机制，并在AD病人来源的神经细胞上进行验证，为治疗AD提供新的靶向作用机制及药效检测手段。

阿尔兹海默症(Alzheimers' disease; AD)是最为常见的一种神经退行性疾病。尽管AD是一个复杂疾病，大量研究依然显示β淀粉样斑块（amyloid-β; Aβ）聚集是AD的重要病理指标。具有神经毒性的Aβ是由淀粉样前体蛋白经过β-和γ-分泌酶顺序剪切而产生的，调控这两个分泌酶的活性可直接影响Aβ水平，因此分泌酶抑制剂或者活性调节剂成为AD药物研发的热点。虽然此类药物在AD动物模型上能有效缓解疾病进程，但由于底物多样性的关系，此类药物常常伴随较为严重的副作用，目前无一能通过临床试验。因此我们急需治疗AD的新靶点以及新的药效检测系统。本课题组前期研究证明G蛋白偶联受体(GPCR)能特异性调控分泌酶剪切淀粉样前体蛋白产生Aβ的活性，而不影响其他底物的剪切，提示GPCR可能是治疗AD的新靶点。 我们前期通过小分子化合物筛选，找到一类靶向五羟色胺受体6（HTR6）的三环类抗抑郁药物能在人源神经细胞体系中通过调控HTR6/β-arrrestin2介导的CDK5活性来抑制β-分泌酶BACE1活性，从而降低Aβ产生，为治疗AD提供新的候选药物和靶点。AD患者脑中Aβ和Tau蛋白异常聚集导致大脑神经元功能异常和死亡，本课题中我们发现HTR6在人源神经干细胞中高表达并且调控其功能，靶向HTR6的配体能调控神经干细胞的功能同时调控大脑神经发生。因此我们揭示HTR6能同时调控Aβ和神经发生，可能成为治疗AD的新靶点。最后，我们通过基于荧光共振能量的双分子荧光互补实验（BiFC）揭示了α-、β-和γ-分泌酶可能在神经细胞里面形成三聚酶复合物，协同调控底物蛋白的剪切，进一步揭示了分泌酶的调控机制，为针对分泌酶的药物研发提供指导。