李書(shū)翔,安麗萍,梁德娟,王凱旋,趙建國(guó)
海南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,???70228
朊病毒?。╬rion disease)是由體內(nèi)正常朊蛋白(cellular prion protein,PrPC))在一定的條件下構(gòu)象改變而錯(cuò)誤折疊形成的一種具有抗蛋白酶水解特性的致病型羊癢病朊蛋白(pathogenic scrapie prion protein isoform,PrPSc)。PrPSc 主要通過(guò)沉積于人與動(dòng)物的中樞神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)而引發(fā)多種具有高度傳染性與致死性的中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病,包括人庫(kù)魯病、人克雅氏癥、致死性家族型失眠癥、瘋牛病、羊瘙癢癥等,不僅影響畜牧業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,而且威脅人類的生命安全。世界衛(wèi)生組織曾預(yù)言,到2040 年,包括朊病毒病在內(nèi)的神經(jīng)退行性疾病的發(fā)病率將上升至第2位,僅次于癌癥[1]。目前,臨床上尚無(wú)有效防治朊病毒病的方法,基于此,本文對(duì)目前朊病毒病治療方法進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述,旨在為臨床防治朊病毒病提供參考依據(jù)。
自1982 年發(fā)現(xiàn)PrPSc 起,人類即開(kāi)始探尋治療朊病毒病的方法,首先對(duì)直接抑制PrPSc 的化學(xué)藥物進(jìn)行了篩選。早期研究指出多糖類化合物、雜環(huán)類化合物和抗生素等均能在一定程度上抑制PrPSc 增殖[1]。近年來(lái),有研究者發(fā)現(xiàn)黃芩素[2]、樺褐孔菌乙醇粗提物[3]及白藜蘆醇[4-5]均有抑制PrPSc 的作用;同時(shí),一些中藥提取物,如淫羊藿提取物[6]、鉤藤提取物[7]也有抑制PrPSc 的作用。但由于動(dòng)物體內(nèi)復(fù)雜的生理生化條件、血腦屏障(blood-brainbarrier,BBB)的阻擋,不同種類的朊病毒株、藥物本身造成的不良反應(yīng)使得以上藥物很大一部分僅停留在體外藥效試驗(yàn)階段,難以進(jìn)入臨床試驗(yàn);而且大多數(shù)最新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)物質(zhì)抑制PrPSc 的原理尚不明確,如黃芩素和樺褐孔菌乙醇粗提物的抗朊病毒作用僅通過(guò)推測(cè)認(rèn)為與細(xì)胞凋亡和抗氧化活性有關(guān)[2-3],中藥提取物則由于其復(fù)雜的成分使得原理探究的過(guò)程更加困難,因而僅有少數(shù)藥物可以在動(dòng)物模型試驗(yàn)中繼續(xù)發(fā)揮作用,上述物質(zhì)中僅有白藜蘆醇在動(dòng)物模型中進(jìn)行了用藥試驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)其作用于腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子上游通路[4]。有研究認(rèn)為,僅消除PrPSc聚集體不會(huì)消除PrPc的神經(jīng)毒性[8],因此,通過(guò)篩選抗朊病毒化學(xué)物質(zhì)來(lái)獲得朊病毒病治療藥物具有不確定性。值得注意的是,最新發(fā)現(xiàn)的一系列關(guān)于PrPSc 的作用機(jī)制和信號(hào)通路,為朊病毒病藥物篩選提供了潛在靶點(diǎn),并為化學(xué)藥物指明了新方向。
目前針對(duì)細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊、未折疊蛋白聚集以及鈣離子平衡紊亂的常見(jiàn)措施為上調(diào)未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response,UPR)。UPR 功能包括在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能失調(diào)誘發(fā)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)累積或鈣離子濃度異常時(shí),關(guān)閉翻譯系統(tǒng)以減少錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的堆積,并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)嚴(yán)重受損時(shí)誘導(dǎo)促凋亡蛋白表達(dá)。UPR 主要的傳感器包括RNA 樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白激酶(protein kinase RNA-like ER kinase,PERK),PERK 可以通過(guò)磷酸化真核轉(zhuǎn)錄啟始因子2α(eukaryotic translation initiation factor 2α,eIF2α)下調(diào)蛋白質(zhì)的翻譯。當(dāng)細(xì)胞受到PrPSc 感染時(shí),胞內(nèi)鈣離子穩(wěn)態(tài)遭到破壞,進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)的破壞和UPR 的激活。有研究顯示,被PrPSc 感染的小鼠體內(nèi)細(xì)胞的PERK 持續(xù)激活,同時(shí),eIF2α 表現(xiàn)出磷酸化作用,進(jìn)而使蛋白質(zhì)翻譯下調(diào),最終的結(jié)果是蛋白質(zhì)合成量急劇減少導(dǎo)致突觸功能衰竭、神經(jīng)元死亡和其他神經(jīng)退行性病變[9]。
有研究發(fā)現(xiàn),對(duì)朊病毒病小鼠使用小分子藥物GSK2606414 抑制PERK 可以恢復(fù)重要蛋白的合成,并阻止神經(jīng)退行性病變,但全面抑制UPR也會(huì)導(dǎo)致胰腺損傷[10]。因此,該研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索使用綜合應(yīng)激反應(yīng)抑制劑(integrated stress response inhibitor,ISRIB)恢復(fù)重要蛋白合成,ISRIB通過(guò)阻止eIF2α介導(dǎo)的翻譯抑制,在保留了一些必要的UPR 的同時(shí)逆轉(zhuǎn)了蛋白質(zhì)合成的減少,使朊病毒病小鼠的整體蛋白質(zhì)合成率達(dá)到對(duì)照組的70%,并且未發(fā)現(xiàn)胰腺毒性反應(yīng)[10]。有研究者篩選出的鹽酸曲唑酮和二苯甲酰甲烷均能夠部分抑制eIF2 磷酸化和UPR 激活,并且均不存在胰腺毒性,同時(shí),還表現(xiàn)出更好的藥代動(dòng)力學(xué)特性。經(jīng)過(guò)鹽酸曲唑酮和二苯甲酰甲烷治療的朊病毒病小鼠未出現(xiàn)明顯的神經(jīng)系統(tǒng)臨床癥狀,同時(shí)生存期也顯著延長(zhǎng)[11]。在以UPR 為基礎(chǔ)的另一種治療思路中,研究人員證實(shí)了胍那芐衍生物sephin 1可以選擇性結(jié)合并抑制應(yīng)激誘導(dǎo)的蛋白磷酸酶1調(diào)節(jié)亞基15A復(fù)合物,因此,該藥物可以通過(guò)延長(zhǎng)eIF2α 磷酸化時(shí)間,一定程度上抑制UPR 導(dǎo)致的促凋亡蛋白(如CHOP)的表達(dá),以此起到對(duì)細(xì)胞的保護(hù)作用。該方法已經(jīng)在小鼠肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥模型中成功抑制了神經(jīng)退行性病變[12],表明該方法具有應(yīng)用潛力。
自噬作用是普遍發(fā)生于真核細(xì)胞溶酶體內(nèi)的一種細(xì)胞行為,其可以降解胞內(nèi)各類折疊錯(cuò)誤或有毒性的蛋白,因此,在細(xì)胞的生命周期中扮演重要角色。目前,已有研究顯示,PrPSc 感染的細(xì)胞中,自噬小體數(shù)增多,自噬流活化,而在被阻斷自噬過(guò)程感染PrPSc 的細(xì)胞中,PrPSc 含量顯著上升[13],這初步揭示了真核細(xì)胞的自噬作用與PrPSc 感染之間的關(guān)系,提示研究人員可以從調(diào)控細(xì)胞自噬入手尋找緩解或治療朊病毒病的藥物。
在細(xì)胞自噬調(diào)控信號(hào)通路中,雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是最有效、最直接的相關(guān)信號(hào)通路。mTOR 是一種高分子量絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,可以磷酸化自噬啟動(dòng)因子未配位的51 樣激酶1/人類自噬相關(guān)蛋白1、人類自噬相關(guān)蛋白13 等自噬相關(guān)因子,使其失活從而抑制細(xì)胞自噬,因而mTOR 的降解被認(rèn)為是感染PrPSc 的細(xì)胞中自噬活化的主要原因[13]。已有研究證實(shí),雷帕霉素通過(guò)結(jié)合mTOR 而在一定程度上促進(jìn)自噬,提高細(xì)胞清除PrPSc 的能力,且感染PrPSc 的實(shí)驗(yàn)小鼠在接受雷帕霉素治療后發(fā)病時(shí)間延遲,癥狀嚴(yán)重程度減輕,生存期也延長(zhǎng)近10%[14]。但在臨床實(shí)踐中,雷帕霉素對(duì)mTOR的抑制效果仍具有局限性,主要是由于mTOR 被抑制后負(fù)反饋調(diào)節(jié)激活了位于其上游的蛋白激酶B(protein kinase B,AKT),進(jìn)而使mTOR 被活化。有研究者使用mTOR 和ATK 的雙重抑制劑發(fā)現(xiàn),對(duì)mTOR 通路具有良好的抑制效果[15-16];富脯氨酸AKT 底 物40(protein-rich AKT substrate of 40-kDa,PRAS40)既是AKT底物,而且還可以抑制mTOR,轉(zhuǎn)染HA-PRAS40 的細(xì)胞經(jīng)細(xì)胞朊病毒蛋白殘基106-126 處理后,與轉(zhuǎn)染空白載體的對(duì)照組相比,凋亡標(biāo)識(shí)蛋白水平約下降50%[17]。以上研究不僅提示PRAS40 在抑制mTOR 過(guò)度活化以保護(hù)細(xì)胞免受PrPSc 侵襲引起的凋亡中起作用,而且還為抑制mTOR,促進(jìn)細(xì)胞自噬清除PrPSc提供了新的方案。有研究者還發(fā)現(xiàn),阿司咪唑和伊馬替尼這2 種已經(jīng)上市的藥物也可以促進(jìn)溶酶體自噬,從而提高PrPSc 的清除效率[18-19]。此外,他克莫司和鋰也可以通過(guò)誘導(dǎo)PrPSc 感染細(xì)胞中的自噬反應(yīng)來(lái)提高PrPSc 的清除效率[18,20]。值得注意的是,鋰元素還可以特異性緩解毒性多肽對(duì)抑制元件沉默性轉(zhuǎn)錄因子的抑制作用,并恢復(fù)由抑制元件沉默性轉(zhuǎn)錄因子干擾引起的下游靶蛋白表達(dá)紊亂[21],這些機(jī)制可能會(huì)為感染PrPSc 的神經(jīng)細(xì)胞提供保護(hù)作用,但關(guān)于細(xì)胞自噬如何緩解包括朊病毒病在內(nèi)的一系列神經(jīng)退行性疾病的具體機(jī)制尚未完全明確[22],因此,此類以溶酶體自噬反應(yīng)為基礎(chǔ)藥物的進(jìn)一步篩選、改良還需相關(guān)基礎(chǔ)研究的繼續(xù)推進(jìn)。
線粒體作為真核生物細(xì)胞內(nèi)重要的細(xì)胞器,其與胞內(nèi)的許多生理、病理過(guò)程相關(guān),如線粒體在氧化磷酸化、鈣離子穩(wěn)態(tài)、活性氧(reactive oxygen species,ROS)清除與程序性細(xì)胞死亡中均起主導(dǎo)作用[23]。而PrPSc 的感染可以導(dǎo)致不同程度的線粒體功能異常[24]。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在PrPSc 影響下穩(wěn)態(tài)受到破壞后,胞質(zhì)中鈣離子濃度失調(diào)導(dǎo)致線粒體膜電位喪失,同時(shí),呼吸功能受到抑制,這可能產(chǎn)生大量導(dǎo)致氧化應(yīng)激的ROS,氧化應(yīng)激又可進(jìn)一步使線粒體損傷,導(dǎo)致其形態(tài)異常、膜功能損傷和功能障礙[25],如在朊病毒株ME7 感染的小鼠模型中,線粒體分裂和融合的相關(guān)蛋白表達(dá)模式均發(fā)生了變化[26],最終激活線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑。線粒體介導(dǎo)的凋亡途徑主要與B 細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(B-celllymphoma/leukemia-2,Bcl-2)蛋白家族有關(guān),其中Bcl相關(guān)X蛋白(Bcl-associated X protein,Bax)可以直接插入線粒體膜,引起細(xì)胞色素C 釋放進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與凋亡活化因子相結(jié)合,促進(jìn)半胱天冬酶的產(chǎn)生并啟動(dòng)一系列的級(jí)聯(lián)反應(yīng),引發(fā)細(xì)胞凋亡。當(dāng)大量神經(jīng)元細(xì)胞凋亡時(shí),患者會(huì)表現(xiàn)出一系列臨床癥狀并最終死亡。此外,線粒體的功能障礙可能還是中樞神經(jīng)突觸細(xì)胞變性的潛在機(jī)制[27]。
以上機(jī)制為研究者提供了一種尋找朊病毒病治療藥物的思路,即可通過(guò)使用靶向線粒體損傷藥物降低ROS 水平,保護(hù)線粒體,或者阻止由線粒體介導(dǎo)的凋亡過(guò)程,從而保護(hù)患者神經(jīng)元。通過(guò)篩選,研究人員發(fā)現(xiàn)MitoQ和積雪草酸2種線粒體靶向抗氧化劑,均在被PrPSc 感染的細(xì)胞系中發(fā)揮重要作用,從而降低了ROS 水平,緩解了線粒體的氧化應(yīng)激損傷,修復(fù)了線粒體功能,使PrPSc感染細(xì)胞的存活率上升了約1倍[23]。另外一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn),利用胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 預(yù)處理細(xì)胞后,再利用細(xì)胞朊病毒蛋白殘基106-126 則無(wú)法誘導(dǎo)Bax 易位和細(xì)胞色素C 的釋放。表明胰島素樣生長(zhǎng)因子-1 可以通過(guò)阻斷Bax 易位來(lái)防止PrPSc 誘導(dǎo)的神經(jīng)元細(xì)胞死亡,同時(shí),研究人員還發(fā)現(xiàn)胰島素樣生長(zhǎng)因子-1可以通過(guò)抑制線粒體功能障礙來(lái)減弱ROS的產(chǎn)生[28]。
PrPSc 相關(guān)的線粒體信號(hào)通路可能作為藥物篩選的潛在靶點(diǎn),其中磷酸酶及張力蛋白同源物誘導(dǎo)的激酶1(PTEN-induced kinase 1,PINK1)和Parkin 這兩種調(diào)節(jié)線粒體自噬活性的線粒體蛋白受到了臨床的廣泛關(guān)注。在線粒體自噬中,激活的PINK1通過(guò)磷酸化多泛素鏈修飾受損線粒體上的線粒體膜蛋白,進(jìn)而招募Parkin 并引發(fā)一系列下游反應(yīng)降解受損的線粒體。有研究在感染PrPSc的小鼠腦組織切片中觀察到PINK1和Parkin的異常上調(diào),同時(shí),抑制受PrPSc 感染的細(xì)胞系中PINK1 或Parkin 的表達(dá)可以緩解線粒體自噬[29],表明PrPSc 感染細(xì)胞中,誘發(fā)神經(jīng)元壞死現(xiàn)象的線粒體自噬行為與PINK1/Parkin 通路相關(guān)。有學(xué)者研究了線粒體發(fā)動(dòng)蛋白樣蛋白1(dynamin-like protein 1,DLP1)介導(dǎo)的線粒體分裂過(guò)程。通常情況下,DLP1 存在于細(xì)胞質(zhì)中,被線粒體膜上受體樣分子招募以調(diào)節(jié)線粒體分裂復(fù)合物。研究發(fā)現(xiàn),朊病毒病倉(cāng)鼠模型中,DLP1 調(diào)節(jié)的線粒體碎裂導(dǎo)致神經(jīng)元活性降低、凋亡及突觸可塑性改變,而抑制DLP1 表達(dá)可以抑制細(xì)胞朊病毒蛋白殘基106-126 處理后細(xì)胞線粒體碎裂的現(xiàn)象[30]。值得注意的是,在該項(xiàng)研究中,研究人員抑制DLP1 時(shí)使用了RNA 干擾技術(shù),探明了潛在的DLP1 相關(guān)治療措施。以上研究結(jié)果表明,靶向線粒體損傷藥物在緩解PrPSc 感染方面具有巨大潛力,但進(jìn)一步的動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)以及更多種類的靶向線粒體損傷藥物的篩選還有待更深入地開(kāi)展研究,相關(guān)藥物短時(shí)間內(nèi)尚難以進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。
已有研究顯示,敲除朊蛋白基因(prion protein gene,PRNP)或PRNP表達(dá)量降低的動(dòng)物可以有效抵抗朊病毒病,然而考慮到倫理、生物安全、臨床可行性等問(wèn)題,降低PRNP表達(dá)量是比敲除PRNP更佳的基因治療方法。
RNA 干擾是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一種序列特異的轉(zhuǎn)錄后基因沉默現(xiàn)象,其通過(guò)雙鏈RNA 啟動(dòng),可導(dǎo)致具有同源序列mRNA的降解,進(jìn)而快速、有效地減少目的基因表達(dá),是一項(xiàng)很有潛力的基因治療技術(shù)。為研究其對(duì)PRNP基因表達(dá)的作用效果,研究人員設(shè)計(jì)了針對(duì)牛PRNP外顯子區(qū)域的干擾序列,將其轉(zhuǎn)染至胎牛成纖維細(xì)胞,結(jié)果顯示,篩選的陽(yáng)性細(xì)胞對(duì)PRNP的抑制率可達(dá)78%[31]。有研究者設(shè)計(jì)了針對(duì)PrPSc 在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制和聚集必需蛋白,即37 kD/67 kD層粘連蛋白受體前體(laminin receptor precursor,LRP)的特異性小分子干擾RNA(small interference RNA,siRNA)。目前已在體外試驗(yàn)證明LRP 為PrPSc 在細(xì)胞內(nèi)復(fù)制和聚集所必需的蛋白[1],在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中對(duì)其施以下調(diào)、抑制等措施成功降低了PrPSc 水平。動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)中,向小鼠腦內(nèi)皮質(zhì)區(qū)注射LRPsiRNA 后15 d 內(nèi),37 kD/67 kD 層粘連蛋白受體水平分別降低62%和82%,將LRPsiRNA 注射到海馬區(qū)后,小鼠腦內(nèi)LRP 和PrPSc 水平分別降低36%和41%,且朊病毒病潛伏期顯著延長(zhǎng)[32]。以上研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了RNA 干擾技術(shù)抑制朊病毒基因表達(dá)的可操作性,并展現(xiàn)出RNA 干擾技術(shù)治療朊病毒病靶點(diǎn)的多樣性。
除RNA 干擾外,反義寡核苷酸(antisenseoligonucleotide,ASO)因具有高度特異性的基因表達(dá)阻斷作用而被廣泛應(yīng)用于研究與治療遺傳相關(guān)疾病中。Raymond 等[33]設(shè)計(jì)了幾種與小 鼠PRNP mRNA 互補(bǔ)的ASO,從感染前15 天開(kāi)始,每2~3個(gè)月向小鼠進(jìn)行注射,2 種不同的ASO 分別使小鼠感染PrPSc 后存活時(shí)間延長(zhǎng)了81%和98%,感染后4 個(gè)月單次注射使存活率上升了55%,并延遲了臨床癥狀發(fā)作時(shí)間。更換ASO 種類后,在感染PrPSc 2.5 個(gè)月后每3 個(gè)月施加1 次大劑量治療能夠使小鼠存活時(shí)間增加約3 倍,在接近臨床癥狀發(fā)作時(shí),進(jìn)行干預(yù)使存活時(shí)間提高了19%。ASO 藥代動(dòng)力學(xué)和安全性研究表明,每1~4 個(gè)月1 次的治療對(duì)人和其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物均是無(wú)害的。有研究者還發(fā)現(xiàn),ASO 療效對(duì)于不同的朊病毒株存在差異,提示未來(lái)可能需要根據(jù)患者的疾病發(fā)展階段和所感染毒株調(diào)整治療方案[34]。以上研究證明ASO 與PrPc mRNA 靶向性結(jié)合,并通過(guò)腦室注射實(shí)現(xiàn)ASO 在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的廣泛分布,提示通過(guò)以上途徑可解決朊病毒治療中的給藥難題。未來(lái)可拓展ASO 技術(shù)的靶點(diǎn)范圍,進(jìn)而發(fā)展為治療朊病毒病的潛在方法。
通過(guò)主動(dòng)免疫途徑、被動(dòng)免疫途徑防治各類疾病一直以來(lái)都在動(dòng)物醫(yī)學(xué)和人類公共衛(wèi)生健康事業(yè)中占據(jù)重要地位,因而研究者對(duì)于PrPSc 外源抗體與疫苗進(jìn)行了深入的研究。目前已有多種PrPc 單克隆抗體被成功制備,同時(shí),一些單鏈抗體和駱駝PrPc 抗體還表現(xiàn)出了可穿過(guò)血腦屏障的良好擴(kuò)散性[35-36]。此外,在抗體的結(jié)合位點(diǎn)方面,有研究證明,針對(duì)非整聯(lián)蛋白37 kD/67 kD 層粘連蛋白受體、淋巴毒素β受體等與PrPSc作用相關(guān)蛋白的抗體同樣可以抑制朊病毒病的發(fā)展[1,37]。在主動(dòng)免疫途徑中,突破機(jī)體對(duì)PrPc 的免疫耐受是研發(fā)疫苗的關(guān)鍵步驟,而一系列實(shí)驗(yàn)通過(guò)施加免疫佐劑[38]、修飾抗原肽[39]、制備PrPc二聚體[40-41]可能引發(fā)機(jī)體針對(duì)PrPc的免疫反應(yīng)。
但通過(guò)主動(dòng)免疫和被動(dòng)免疫治療朊病毒病仍面臨一些問(wèn)題,如實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的抗體大多數(shù)難以穿過(guò)血腦屏障,從而使得免疫治療在出現(xiàn)臨床癥狀后無(wú)法發(fā)揮效果,而對(duì)于尚未出現(xiàn)癥狀的朊病毒疾病早期階段,提早發(fā)現(xiàn)極為困難,部分有望穿過(guò)血腦屏障的小分子抗體又面臨半衰期過(guò)短、效果不佳等問(wèn)題,這二者間的矛盾目前難以調(diào)和,即使未來(lái)通過(guò)腦室內(nèi)注射進(jìn)行治療也很難實(shí)現(xiàn)大分子抗體在腦內(nèi)的廣泛分布。此外,單克隆抗體在進(jìn)入大腦后還可通過(guò)引起PrPc 的交聯(lián)作用誘發(fā)細(xì)胞凋亡,相關(guān)實(shí)驗(yàn)中注射IgGD13 和IgGP 的小鼠中分別有80%和70%的個(gè)體表現(xiàn)出海馬區(qū)域神經(jīng)元死亡[42],因此,利用抗體抑制或預(yù)防PrPSc感染時(shí)必須十分謹(jǐn)慎,這也可能是近期被動(dòng)免疫方法治療朊病毒病進(jìn)展較緩慢的原因;并且朊病毒病免疫療法面臨抗體特異性的問(wèn)題,尤其是對(duì)于朊病毒病疫苗,其優(yōu)勢(shì)為機(jī)體產(chǎn)生的抗體能在暴露后及早清除潛在病原體以預(yù)防當(dāng)前不可治愈的中樞神經(jīng)系統(tǒng)感染,因而抗體需要高效地識(shí)別并結(jié)合PrPSc,否則攝入食物中攜帶的PrPc 將消耗大量抗體,降低體液中抗體濃度,削弱疫苗對(duì)PrPSc 的防御作用。有研究者已逐步發(fā)現(xiàn)PrPc 二聚體[40]、PrPc 淀粉樣蛋白[43]、非致病性的抗蛋白酶K 重組PrPc 低聚體[44]等與PrPSc 有更多相似表位的免疫原,利用免疫原刺激機(jī)體產(chǎn)生特異性更強(qiáng)的抗體,有望在未來(lái)推動(dòng)朊病毒病疫苗的研發(fā)。
PrPSc 的形成嚴(yán)重依賴自身與宿主細(xì)胞PrPc之間序列的同源性,異源朊蛋白(heterologous prion proteins,HetPrP)的存在通常被認(rèn)為可以抑制該過(guò)程。HetPrP 對(duì)PrPSc 形成的干擾效果早已在胞外實(shí)驗(yàn)及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中被證實(shí),但直到近幾年,研究人員才在體內(nèi)觀察到重組倉(cāng)鼠朊蛋白對(duì)羊瘙癢病小鼠適應(yīng)株的抑制效果,實(shí)驗(yàn)中施用高劑量HetPrP 延緩和減輕了小鼠臨床癥狀的發(fā)作時(shí)間,并延長(zhǎng)了生存時(shí)間。此外,當(dāng)在感染后452 天終止研究時(shí),高劑量治療組中50%的小鼠未表現(xiàn)出臨床癥狀,分析原因?yàn)镠etPrP 與PrPSc 結(jié)合形成了無(wú)活性復(fù)合物,或是直接抑制了PrPSc 體內(nèi)轉(zhuǎn)化過(guò)程[45]。但HetPrP 的遞送方案還需進(jìn)一步研究,該實(shí)驗(yàn)通過(guò)腦室內(nèi)注射將藥物直接送達(dá)病變區(qū)域,但與ASO 不同,HetPrP 在大腦中可能難以充分接觸PrPSc。此外,更有效的HetPrP 序列也有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。
朊病毒病作為一種致命的神經(jīng)退行性疾病,死亡率極高,近40年來(lái),為攻克這一難題,朊病毒病的檢測(cè)方法、動(dòng)物模型也均在逐步發(fā)展。目前檢測(cè)朊病毒病的金標(biāo)準(zhǔn)仍是對(duì)患者或患病動(dòng)物的腦組織進(jìn)行活檢[46],但對(duì)朊病毒病特征性標(biāo)志物PrPSc 的檢測(cè)方法也在不斷進(jìn)步,特別是近年來(lái)實(shí)時(shí)震動(dòng)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化法和連續(xù)蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊循環(huán)擴(kuò)增法的應(yīng)用大大提升了對(duì)微量PrPSc 的檢測(cè)精度,使得從包括血液和皮膚在內(nèi)的各類組織與體液中發(fā)現(xiàn)PrPSc 感染的早期證據(jù)成為可能[47]。此外,通過(guò)免疫學(xué)方法對(duì)朊病毒病替代生物標(biāo)志物的檢測(cè)、腦電圖以及生物學(xué)成像也被用于朊病毒病的臨床診斷中[48]。朊病毒病的動(dòng)物模型長(zhǎng)期以來(lái)以嚙齒類動(dòng)物為主,如小鼠、倉(cāng)鼠、田鼠均有應(yīng)用[49]。在最新的研究中發(fā)現(xiàn)果蠅有望通過(guò)基因改造技術(shù)表現(xiàn)哺乳動(dòng)物朊病毒病的某些病理學(xué)特征[50],若新型的無(wú)脊椎動(dòng)物模型能夠成功建立,將大大提高實(shí)驗(yàn)可操作性,降低實(shí)驗(yàn)成本,促進(jìn)對(duì)PrPSc和朊病毒病的研究。
但在尋找朊病毒病治療方法的過(guò)程中,傳統(tǒng)化學(xué)藥物的篩選大多仍停留在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)上。究其原因?yàn)椋瑢?duì)于PrPSc 及其致病機(jī)理了解不夠充分,因而部分學(xué)者致力于PrPSc 作用機(jī)制和神經(jīng)退行性病變調(diào)控因素的研究。目前一些影響朊病毒病致病過(guò)程的調(diào)控因子和信號(hào)通路引起了人們廣泛的關(guān)注,如核轉(zhuǎn)錄因子-κB[51]、鈣調(diào)蛋白[52]、抑制元件沉默性轉(zhuǎn)錄因子[21]、典型Wnt/β-catenin 信號(hào)通路等[53],為尋找朊病毒病的治療方法帶來(lái)了新的思路和希望;另外,不同朊病毒病治療方案的聯(lián)用效果也有待進(jìn)一步研究,沉積的PrPSc 對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響是多方面的,也是階段性的,作用機(jī)制不同的藥物可以產(chǎn)生良好的互補(bǔ)效應(yīng),提升治療效果,目前他克莫司和米諾環(huán)素的聯(lián)合使用已被證實(shí)能夠在病程的不同階段通過(guò)多種通路減輕神經(jīng)元和突觸失調(diào),提高小鼠的存活率[54],而且在未來(lái)的研究中,一旦研發(fā)出能投入實(shí)際應(yīng)用的基因治療、免疫治療等方法,針對(duì)何種靶點(diǎn)的藥物更適合聯(lián)合使用也需要進(jìn)一步探索。未來(lái)隨著對(duì)PrPSc 致病分子機(jī)制不斷了解及已有藥物的深入發(fā)掘,必將開(kāi)發(fā)出能夠投入臨床使用的朊病毒病治療方法。