Nogo-A抑制铁死亡延缓亨廷顿舞蹈症进程的作用机制及转化医学研究

Huntington's disease (HD) is a rare hereditary neurodegenerative disease. There is no effective treatment in clinic due to its unclear mechanism of neuronal degeneration. Recently, we have found that the neuroprotection of Nogo-A is achieved by inhibiting ferroptosis. In the pre-experiment of 3-nitropropionic acid-induced HD model mice, a significant down-regulation of Nogo-A expression was detected. The administration of TAT-M9 peptide partially delayed the behavioral symptoms and pathological changes in HD mice, and lipid peroxidation in striatum significantly decreased. Therefore, the hypothesis is proposed "Nogo-A delays the progression of HD through inhibition of ferroptosis." This project intends to prove that Nogo-A delays the process of HD by inhibiting ferroptosis with the study of R6/2 HD mice model. To demonstrate the molecular mechanism that Nogo-A regulate ferroptosis through Gpx4, ACSL4 and Prdx2 upon the experiment of HD cell model. And to try two strategies of TAT-M9 protein transduction and AAV-PHP.eB-mediated neuronal gene therapy to effectively delay the progression of HD. This project is to aim at identifying new mechanisms of neuronal death in HD and the preclinical studies are beneficial for developing new therapeutic strategies for HD.

亨廷顿舞蹈症(HD)是一种罕见的遗传性神经退行性疾病，因其神经元变性的具体机制不明，目前临床缺乏有效的治疗手段。我们新近发现Nogo-A分子的神经保护功能是通过抑制铁死亡实现的。在3-硝基丙酸诱导的HD模型小鼠预实验中，我们检测到Nogo-A表达水平显著下调，给予TAT-M9多肽能够部分延缓HD小鼠的行为学症状和病理改变，并且能够显著降低纹状体的过氧化脂质水平。据此，我们提出“Nogo-A通过抑制铁死亡通路延缓HD进程”的科学假设。本项目拟通过R6/2型HD小鼠模型的研究来证明Nogo-A蛋白通过抑制铁死亡延缓HD进程；通过HD细胞模型的实验研究来阐明Nogo-A通过Gpx4、ACSL4、Prdx2调控铁死亡的分子机制；并尝试TAT-M9蛋白转导和AAV-PHP.eB介导神经元基因治疗两种策略来延缓HD进程的临床前研究，旨在为探明HD神经元死亡新机制和开发新的治疗策略提供重要的科学依据。

亨廷顿舞蹈症(HD)是一种罕见的遗传性神经退行性疾病，因其神经元变性的具体机制不明，目前临床缺乏有效的治疗手段。我们新近发现Nogo-A分子的神经保护功能是通过抑制铁死亡实现的。在3-硝基丙酸诱导的HD模型小鼠预实验中，我们检测到Nogo-A表达水平显著下调，给予TAT-M9多肽能够部分延缓HD小鼠的行为学症状和病理改变，并且能够显著降低纹状体的过氧化脂质水平。据此，我们提出“Nogo-A通过抑制铁死亡通路延缓HD进程”的科学假设。本项目拟通过R6/2型HD小鼠模型的研究来证明Nogo-A蛋白通过抑制铁死亡延缓HD进程；通过HD细胞模型的实验研究来阐明Nogo-A通过Gpx4、ACSL4、Prdx2调控铁死亡的分子机制；并尝试TAT-M9蛋白转导和AAV-PHP.eB介导神经元基因治疗两种策略来延缓HD进程的临床前研究，旨在为探明HD神经元死亡新机制和开发新的治疗策略提供重要的科学依据。体外实验，构建Neuro2A过表达人类突变Htt基因细胞模型，发现细胞活力无显著变化，未呈现细胞凋亡或坏死征象，线粒体形态也未见显著变化。但是Nogo-A表达水平降低，下调Nogo-A后，mHtt团块减少，细胞活力下降，铁死亡相关蛋白下调。说明mHtt过表达细胞模型一定程度发生了铁死亡，内源性Nogo-A参与保护细胞存活。制备RSL3诱导的Neuro2A铁死亡模型，下调Nogo-A后，细胞对铁死亡更加敏感，使用Nogo-A抗氧化应激关键区段蛋白截断体M9预处理，未能挽救细胞死亡。说明，Nogo-A参与调控神经细胞铁死亡，但并不依赖其传统的抗氧化应激结构域。体内实验，完成了具有知识产权的HD转基因小鼠模型制备，为诱导型非条件性HD转基因小鼠模型，他莫昔芬诱导一次即可，2周发病，体重显著减轻，运动能力显著下降，表型显著，模型稳定可重复，成年期诱导造模，避免直接过表达引起的胚胎致死或繁育受限等问题。为后续在体实验提供坚实基础，也为亨廷顿舞蹈症研究领域提供了动物模型。