轴突tau蛋白选择性减少改善阿尔茨海默病小鼠模型中的tau和淀粉样蛋白病理

本研究针对阿尔茨海默病(AD)中tau蛋白异常沉积的核心病理机制，创新性地通过靶向RNA结合蛋白hnRNP R调控Mapt mRNA的轴突定位，开发出能选择性降低轴突tau水平的反义寡核苷酸(MAPT-ASOs)。德国维尔茨堡大学医院团队发现，hnRNP R缺失或MAPT-ASO处理可显著减少5xFAD小鼠大脑皮层和海马的磷酸化tau(AT180+/AT8+)聚集和Aβ斑块沉积，并挽救神经元丢失。该研究为AD治疗提供了精准干预轴突tau病理的新策略，发表于《Translational Neurodegeneration》。

在神经退行性疾病研究领域，阿尔茨海默病(AD)的病理机制一直是科学家们攻坚的重点。这种疾病最显著的特征是大脑中异常沉积的两种蛋白质：细胞外形成的淀粉样蛋白β(Aβ)斑块，以及神经元内聚集的磷酸化tau蛋白形成的神经原纤维缠结。有趣的是，虽然Aβ斑块在AD患者脑中广泛分布，但tau病理的严重程度与认知功能障碍的进展更为密切。更关键的是，tau的异常聚集往往最早出现在神经元的轴突中，然后才扩散到细胞体，这提示轴突可能是tau病理的起源地。

德国维尔茨堡大学医院(University Hospital Wuerzburg)的Abdolhossein Zare和Saeede Salehi等研究人员开展了一项突破性研究。他们发现RNA结合蛋白hnRNP R能特异性结合tau编码基因Mapt mRNA的3'非翻译区(3'UTR)，促进其在轴突中的定位和局部翻译。通过构建hnRNP R基因敲除小鼠与5xFAD AD模型小鼠杂交，研究人员观察到这些小鼠大脑中磷酸化tau聚集和Aβ斑块显著减少。更令人振奋的是，团队设计出靶向hnRNP R结合位点的反义寡核苷酸(MAPT-ASOs)，在体外培养的小鼠和人类神经元中成功实现了轴突特异性tau降低，而细胞体中的tau水平保持不变。当通过脑室注射将MAPT-ASO2递送至5xFAD小鼠大脑后，不仅减少了tau病理，还改善了淀粉样蛋白沉积和神经元丢失。这项研究发表在《Translational Neurodegeneration》上，为AD治疗提供了新思路。

研究采用了多项关键技术：通过微流控室培养实现神经元轴突与胞体区室分离；利用RNA免疫共沉淀验证hnRNP R与Mapt mRNA的相互作用；采用ViewRNA荧光原位杂交(FISH)和嘌呤霉素标记-邻近连接实验(Puro-PLA)分别检测轴突Mapt mRNA定位和局部tau翻译；设计2'-O-甲基修饰的全硫代磷酸反义寡核苷酸(MAPT-ASOs)阻断hnRNP R结合；对5xFAD小鼠进行脑室注射给药后，通过质谱分析全脑蛋白质组变化。

研究结果部分：
hnRNP R调控轴突tau水平
通过iCLIP技术发现hnRNP R结合Mapt mRNA的3'UTR区域。在hnRNP R敲除小鼠的原代运动神经元中，轴突而非胞体的Mapt mRNA和tau蛋白水平显著降低。

hnRNP R缺失减轻AD病理
5xFAD/hnRNP R-/-小鼠的海马和皮层中，磷酸化tau(AT180+/AT8+)和Thioflavin S阳性结构减少40-60%，Aβ斑块和活化小胶质细胞(Iba1+)数量也显著下降，筑巢行为得到改善。

MAPT-ASOs实现轴突特异性tau降低
设计的MAPT-ASO2能特异性减少轴突Mapt mRNA和tau蛋白，而不影响胞体tau水平或微管蛋白分布。在人类iPSC衍生运动神经元中也验证了该效果。

MAPT-ASO2治疗改善AD表型
脑室注射MAPT-ASO2的5xFAD小鼠显示：海马体积增加15%，CA1区NeuN⁺神经元数量增多；皮层和海马中总tau和磷酸化tau(AT8/AT180)减少30-50%；Aβ斑块负荷降低40%；蛋白质组分析发现RNA结合蛋白Ybx1等tau相互作用蛋白水平回升。

这项研究的重要意义在于首次证明选择性降低轴突tau足以改善AD相关的tau和淀粉样蛋白病理。与目前临床开发的全局性tau降低策略相比，这种靶向轴突的干预方式更能保留tau在神经元胞体中的生理功能，如DNA损伤保护等。研究发现hnRNP R-Mapt mRNA相互作用的关键调控区域，为开发更精准的ASO疗法奠定了基础。此外，研究揭示的轴突tau与Aβ病理间的相互作用机制，也为理解AD发病机制提供了新视角。这些发现不仅对AD治疗具有重要价值，也为其他tau蛋白病如额颞叶痴呆等的治疗策略开发提供了参考。