伴TBK1突变肌萎缩性脊髓侧索硬化症中RIPK1活化的意义及机制研究

TBK1 mutations are thought to be causative in amyotrophic lateral sclerosis progression. The mechanism of ALS includes neuroinflammation and cell death. Lacking of proper pharmacological target, is the hurdle for the development of treatments for ALS. RIPK1 is the key component regulating both cell death and inflammation. By our previous work, we have found RIPK1 activation in TBK1 mutant mice, while the mechanism and implication of RIPK1 activation are still unknown. To understand these, we will work on both in vitro and in vivo experiments. And our research topics include: 1) Investigate the CNS phenotype of Tbk1+/- mice. 2) Understand the relation between RIPK1 activation and the phenotype of Tbk1+/- mice. 3) Figure out the mechanism of how TBK1 negatively regulates RIPK1 activation. The plan is to reveal the mechanism of how TBK1 regulates RIPK1 activation, to understand the role of RIPK1 activation in ALS, and to show the significance of targeting RIPK1 as a treatment for ALS.

TBK1基因突变与ALS发病密切相关，该病发病机制包括神经炎症和细胞死亡。由于缺乏合适的分子靶点，开发有效的治疗药物是目前研究的难点。RIPK1是调控细胞炎症和死亡的关键蛋白。研究表明RIPK1蛋白水平上调导致的细胞炎症和死亡是伴OPTN突变ALS发生发展的重要原因。申请人前期研究发现伴TBK1突变小鼠神经系统RIPK1蛋白水平显著上调，提示RIPK1可能参与了伴TBK1突变ALS的发生。但该分子机制及其在伴TBK1突变ALS疾病中的意义尚不明确。为此，本项目将利用细胞和动物模型研究TBK1调控RIPK1的分子机制，理解RIPK1在伴TBK1突变ALS发病机制中的重要作用，为探索ALS治疗靶点提供依据。主要研究内容包括：1)探究Tbk1+/-小鼠中枢神经系统的表型；2)明确RIPK1活化与Tbk1+/-表型的关系；3)阐明TBK1缺失活化RIPK1的分子机制。

随着我国人口老龄化程度的加剧，神经退行性疾病已成为继心血管疾病和癌症之后，威胁人民生命健康的重要疾病。肌萎缩性脊髓侧索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS）又称为渐冻人症，是一种选择性侵犯运动神经元的致命性、进行性神经系统变性疾病。TBK1基因突变与ALS发病密切相关,该病发病机制包括神经炎症和细胞死亡。由于缺乏合适的分子靶点,开发有效的治疗药物是目前研究的难点。受体相互作用蛋白RIPK1(Receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 1)是调控细胞炎症和死亡的关键蛋白。我们既往研究表明RIPK1蛋白水平上调导致的细胞炎症和死亡是伴OPTN突变ALS发生发展的重要原因。此外，本项目前期研究发现伴TBK1突变小鼠神经系统RIPK1蛋白水平显著上调，提示RIPK1可能参与了伴TBK1突变ALS的发生。但该分子机制及其在伴TBK1突变ALS疾病中的意义尚不明确。本项目通过进一步的研究发现：1）Tbk1-/-小鼠胚胎期死亡的主要原因是急性肝衰竭，其主要病理生理机制是RIPK1介导的细胞凋亡，采用RIPK1激酶失活的Ripk1D38N/D138N小鼠可以挽救Tbk1-/-小鼠胚胎致死性，提示TBK1可以抑制RIPK1激酶活性。2）TAK1是对RIPK1有抑制作用的一种蛋白激酶，我们对老年人脑组织的尸检研究发现存在TAK1的下降，我们构建了敲减髓系TAK1的Tbk1+/-Tak1∆M/+小鼠，发现该小鼠出现ALS的病理生理表现，包括神经炎症，轴突变性和TDP-43蛋白堆积等。上述发现对理解伴TBK1突变的ALS的发病机制有重要价值，同时对研究衰老与ALS的关系提供了新思路。以上研究我们与哈佛医学院袁钧瑛教授团队合作，相关成果发表在Cell杂志上（附件1）。..此外，申请人及项目参与者在项目支持下，撰写了三篇论文，分别发表在Frontiers in Microbiology（影响因子4.259）、Annals of Hematology（影响因子2.85）和Cancer and Metastasis Reviews（影响因子6.667）上，项目劳务费用于相关人员发表文章的奖励和劳务支出。