约翰霍普金斯大学的研究人员近期在Cell发表了题为“PAAN/MIF nuclease inhibition prevents neurodegeneration in Parkinson’s disease“的研究，介绍了他们对治疗帕金森的一个新的靶点的研究。

​研究背景

帕金森病（PD）是全球第二大神经退行性疾病，以多巴胺神经元死亡为主要标志，伴随多巴胺神经递质减少，并出现多种神经退行性状。目前尚未有直接针对PD致病因素的治疗药物上市。

Parthanatos是基于DNA损伤，由PARP-1激活的一种程序性细胞死亡形式；Parthanatos相关凋亡诱导因子核酸酶（PAAN），也称为巨噬细胞迁移抑制因子（MIF），在Parthanatos中，负责切割DNA，起最后的执行者作用。然而，PAAN/MIF在PD中的生物学作用尚不清楚，且缺乏特异性的PAAN/MIF核酸酶抑制剂。在本研究中，研究人员通过抑制PAAN的核酸酶活性，有效减缓了α-synuclein引发的多巴胺神经元死亡，并在PD动物模型中获得良好疗效。

研究结果

研究者将α-syn纤丝分别注射到野生型（WT）和PAAN/MIF敲除（KO）小鼠的纹状体中，发现KO小鼠中的多巴胺神经元死亡减少，小鼠行为学评估进一步提示神经元得到良好保护。由于PAAN/MIF具有核酸酶活性以及与MIF互变异构酶活性，因此，研究者进一步使用缺乏PAAN/MIF核酸酶活性（MIFE22Q）的小鼠以及缺乏MIF的互变异构酶活性（MIFP2G）的小鼠评估了两种酶活性在α-syn诱导的变性中的作用，发现PAAN/MIF核酸酶，而不是MIF互变异构酶，参与了α-syn诱导的神经退行性变。

图1. 发现PAAN/MIF核酸酶抑制剂

由于目前尚无已报道的PAAN/MIF核酸酶抑制剂，因此，研究者基于PAAN/MIF核酸酶DNA切割活性设计了PAAN/MIF核酸酶抑制剂大规模筛选：将单链PAAN/MIF核酸酶DNA底物的5'端进行胺变性并固定在孔板上，并与生物素标记的互补寡核苷酸杂交，然后加入链霉亲和素缀合的辣根过氧化物酶酶（HRP），使HRP在存在完整PAAN/MIF核酸酶DNA底物的情况下可以保留在每个孔的表面上，使得可以通过检测HRP底物在450nm处的比色变化对DNA切割情况进行定量检测；在存在PAAN/MIF的情况下，信号减弱，表明PAAN/MIF核酸酶底物被切割，而在没有重组PAAN/MIF的情况下信号不会减弱；并在PAAN/MIF核酸酶体外抑制率≥60%、细胞死亡抑制率≥70%、可以穿过血脑屏障等条件下，最终筛选出PAAN/MIF核酸酶特异性的抑制剂PAANIB-1。

图2. PAANIB-1可预防AAV-α-syn或 MPTP诱导的小鼠病理变化

研究人员在小鼠中进一步验证了PAANIB-1的功能，在注射α-syn纤丝、注射AAV-humanα-syn、MPTP中毒机制诱导的PD小鼠模型中，口服PAANIB-1均可以预防PD相关神经退行性变。

结论

总之，该研究充分验证了Parthanatos与人类病理学之间的相关性，并筛选出具有良好的血脑屏障渗透性的PAAN/MIF抑制剂PAANIB-1，为抑制PD进展的临床治疗提供了新的靶点和思路。

参考文献：Park H, Kam TI, Peng H, et al. PAAN/MIF nuclease inhibition prevents neurodegeneration in Parkinson's disease. Cell. 2022;185(11):1943-1959.e21. 

欢迎关注微信公众号

遗传咨询、基因检测和科研合作请联系QQ：710334290

撰文：贾魏珉

编辑：刘振兴

审核：张贤钦

课题组网址 http://life.hust.edu.cn/info/1046/13645.htm

课题组介绍-分子医学团队