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为探究 AGTPBP1 基因在神经元和多巴胺能神经元中的作用及相关疾病治疗策略，研究人员构建 AGTPBP1 基因敲除（KO）细胞和斑马鱼模型开展研究。结果显示，AGTPBP1 KO 会引发多种异常，而拉考沙胺（LCM）可改善这些状况。这为相关神经疾病治疗提供新方向。
在神经科学的神秘领域中，有一种罕见的疾病 —— 儿童期起病的小脑萎缩性神经退行性疾病（CONDCA），如同隐藏在黑暗中的 “病魔”，无情地侵蚀着孩子们的健康。它是由 ATP/GTP 结合羧肽酶 1（AGTPBP1）基因变异引起的，患者会出现肌张力低下、发育迟缓、认知能力下降、共济失调和肌肉无力等症状，小脑萎缩尤为明显，部分患者还伴有肌张力障碍，这暗示着多巴胺能系统可能也受到了影响 。然而，AGTPBP1 基因究竟如何影响神经发育，特别是在多巴胺能神经元中的作用机制，一直是困扰科学家们的谜题。
为了揭开这一谜题，来自中国台湾大学等研究机构的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一系列研究，旨在深入了解 AGTPBP1 基因的功能以及寻找潜在的治疗方法。研究结果表明，AGTPBP1 基因敲除（KO）会导致神经元分化受损、线粒体功能障碍、氧化应激增加和多巴胺能亢进状态。而拉考沙胺（LCM）这种药物，就像一把神奇的 “钥匙”，能够改善由 AGTPBP1 基因敲除或敲低引起的异常表型，包括改善线粒体膜电位、减少活性氧（ROS）生成、使神经突生长正常化、增加脑容量以及增强斑马鱼的运动功能。这一研究成果发表在《Molecular Neurobiology》杂志上，为相关神经疾病的治疗带来了新的希望和方向。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术构建 AGTPBP1 基因敲除的 IMR-32 神经母细胞瘤细胞系；通过显微注射吗啉代寡核苷酸（MO）在斑马鱼胚胎中敲低 AGTPBP1 基因表达。同时，运用蛋白质免疫印迹（Western blot）检测蛋白表达水平，高效液相色谱 - 电化学检测（HPLC-ECD）测定多巴胺代谢产物高香草酸（HVA）浓度，以及使用 Seahorse 分析仪检测线粒体 ATP 生成等。
下面让我们详细了解一下研究结果。
- AGTPBP1 影响细胞增殖和神经元分化：研究人员通过 MTT 法检测细胞增殖和分化能力，发现 AGTPBP1 基因敲除细胞在培养 7 天后，MTT 吸光度水平显著降低，神经元分化时同样如此，但 Hoechst 染色显示细胞死亡无明显差异，这表明 AGTPBP1 基因缺失会减少细胞增殖，但不影响细胞死亡。
- AGTPBP1 影响分化过程中的线粒体功能：研究人员推测 AGTPBP1 基因敲除会影响线粒体功能，于是检测了分化第 7 天细胞的 ROS 生成和线粒体膜电位。结果发现，AGTPBP1 基因敲除细胞的 ROS 生成显著增加，线粒体膜电位显著降低，这表明 AGTPBP1 基因敲除会损害线粒体功能。
- AGTPBP1 缺失导致异常的神经突过度生长和 CRMP2 表达增加：通过相差显微镜测量神经突长度、免疫染色观察神经突形成以及蛋白质免疫印迹检测 CRMP2 表达，发现 AGTPBP1 基因敲除细胞的最长神经突长度显著增加，CRMP2 蛋白水平在分化第 7 天也显著升高，且其磷酸化形式减少。这说明 AGTPBP1 缺失会导致神经突过度生长，与 CRMP2 上调和磷酸化形式减少有关。
- LCM 通过 CRMP2 调节 AGTPBP1 基因敲除细胞的神经突生长：研究人员用 LCM 处理细胞，发现 LCM 能显著缩短 AGTPBP1 基因敲除细胞的神经突长度，降低 CRMP2 蛋白水平，并增加其磷酸化水平，这表明 LCM 可改善 AGTPBP1 基因敲除神经元中异常的神经突过度生长。
- LCM 挽救 AGTPBP1 基因敲除细胞的细胞活力和线粒体功能障碍：通过谷氨酸诱导细胞毒性实验、检测 ROS 生成、线粒体膜电位和 ATP 合成，发现 LCM 在基础条件下能部分恢复 AGTPBP1 基因敲除细胞的细胞活力，改善线粒体功能，但在谷氨酸处理条件下，其保护作用会减弱。
- AGTPBP1 在多巴胺能功能中起作用：研究人员通过蛋白质免疫印迹分析多巴胺能标记物和 HPLC-ECD 测量 HVA 浓度，发现 AGTPBP1 基因敲除细胞处于多巴胺能亢进状态，而 LCM 处理可使其恢复正常。
- LCM 改善 AGTPBP1 敲低斑马鱼的脑大小：研究人员给斑马鱼胚胎注射 AGTPBP1 MO，发现其前脑、中脑和小脑体积显著减小，而 LCM 处理可使其体积显著增加，这表明 LCM 能改善因 AGTPBP1 功能丧失导致的斑马鱼脑体积减小。
- LCM 改善 AGTPBP1 敲低斑马鱼的运动障碍：研究人员通过记录斑马鱼的运动轨迹和分析运动参数，发现 AGTPBP1 敲低的斑马鱼运动能力受损，而 LCM 处理可显著改善其运动功能。
- AGTPBP1 MO 注射斑马鱼中 CRMP2 表达和脑 HVA 的变化：研究人员检测斑马鱼脑内 HVA 水平和 CRMP2 表达，发现 AGTPBP1 MO 注射后 HVA 水平有轻微增加趋势，添加 LCM 后有所降低但不显著；CRMP2 表达也只有轻微增加且不显著。
研究结论和讨论部分指出，该研究首次证明了 LCM 对 AGTPBP1 基因敲除或敲低引起的异常表型具有改善作用，这为 AGTPBP1 相关神经退行性疾病的治疗提供了新的潜在策略。虽然研究中还存在一些尚未明确的机制，如 LCM 对 AGTPBP1 基因敲除细胞多巴胺能功能影响的具体机制等，但这一研究成果无疑为后续研究奠定了重要基础，有望在未来为相关疾病的治疗带来新的突破，为患者带来更多的希望。
