一种含有N-乙酰甘氨酸的可注射水凝胶，用于治疗戈谢病

《RSC Advances》：An injectable hydrogel containing N-acetylglycine for the treatment of Gaucher disease

本研究通过分子对接筛选30种小分子，发现NAG（N-乙酰甘氨酸）和DCA（脱氧胆酸）可稳定GCase酶，其中NAG经体外细胞模型和CBE诱导的Gaucher小鼠模型验证显示显著提升GCase活性，改善运动功能。进一步开发单剂量注射用凝胶（IH + NAG），通过 alginate 溶液与CaCl2交联实现缓释，在延长生存率的同时降低治疗成本，为GD提供新型疗法。

　　这项研究围绕一种罕见的遗传性疾病——戈谢病（Gaucher disease, GD）展开，旨在寻找一种新型的小分子稳定剂，以改善突变型β-葡萄糖苷酶（GCase）的活性，从而缓解GD带来的多系统损害。戈谢病是由GBA1基因的双等位基因突变引起的溶酶体贮积病，这种基因编码的GCase酶在细胞溶酶体中发挥关键作用，负责分解葡萄糖脑苷脂（glucocerebroside）等物质。当GCase功能受损时，这些物质会在器官中堆积，导致肝脾肿大、骨髓病变、神经病变等一系列症状。目前，酶替代疗法（ERT）、底物减少疗法（SRT）和辅助治疗是治疗GD的主要方法，但这些疗法在神经型GD中效果有限，且需要频繁的注射，增加了治疗成本和患者的痛苦。

研究团队采用了一种系统性的方法，通过分子对接技术筛选出30种已知具有蛋白稳定作用的小分子，并评估它们对GCase稳定性的潜力。最终，N-乙酰基甘氨酸（NAG）和胆酸（DCA）被选为前两名候选物，因其与GCase结合的亲和力最高。进一步的分子动力学模拟和结合自由能分析表明，NAG能够显著稳定GCase结构，特别是在突变型GCase中，其结合能力甚至超过了野生型。这表明NAG不仅能够增强GCase的活性，还可能通过阻止其进入蛋白酶体降解途径，维持其功能。

在体外实验中，NAG被用于处理由化学诱导和siRNA介导的基因敲除的GD细胞模型。结果表明，NAG能够有效提升GCase的活性，甚至在siRNA诱导的GCase水平降低的情况下，也能显著改善酶的活性。这些结果支持了NAG作为GCase稳定剂的潜力。此外，研究团队还开发了一种含NAG的可注射水凝胶（IH + NAG），以实现药物的缓慢释放，从而延长治疗效果。这种水凝胶在体外和体内实验中均表现出良好的生物相容性和结构稳定性，其降解过程缓慢，能够持续释放NAG，有助于维持GCase的活性，减少治疗频率。

在体内实验中，NAG被用于治疗由Conduritol B Epoxide（CBE）诱导的GD小鼠模型。研究结果显示，接受NAG治疗的小鼠在体重增长、运动能力维持以及器官重量保持方面均优于未接受治疗的对照组。特别是，在CBE诱导的神经型GD小鼠模型中，NAG的治疗显著提高了GCase的活性，同时延长了小鼠的生存时间。这些结果进一步验证了NAG在体内作为GCase稳定剂的有效性。

为了评估NAG的治疗效果，研究团队还进行了组织免疫染色实验，以观察NAG对GCase在器官中的分布情况。结果显示，NAG和IH + NAG治疗组的小鼠脑、肝和脾组织中GCase的分布显著高于未治疗组。这表明NAG不仅能够稳定GCase，还能促进其在细胞内的定位，从而发挥正常的生理功能。此外，生存实验显示，接受NAG或IH + NAG治疗的小鼠生存时间显著延长，其中IH + NAG组的小鼠生存时间更长，达到了46天，远高于未治疗组的生存时间。

研究团队还对IH + NAG的物理和化学特性进行了详细分析。通过流变学测试，发现该水凝胶具有良好的机械稳定性和可注射性，能够在体内缓慢降解并持续释放NAG。这些特性使得IH + NAG成为一种理想的药物输送系统，适用于需要长期治疗的GD患者。此外，通过计算其结合自由能，研究团队发现NAG与野生型GCase的结合能显著高于突变型，这表明NAG对GCase的稳定作用主要体现在其对正常结构的维持上。

这项研究的创新点在于，通过药物再利用策略，开发出一种可注射水凝胶作为GCase稳定剂的输送系统，从而实现了单次给药的治疗效果。这种方法不仅降低了治疗的频率，还减少了与频繁注射相关的不适和副作用。此外，NAG的生物相容性使其成为一种安全且有效的治疗选择，尤其适用于需要长期治疗的GD患者。

尽管研究结果非常积极，但该研究也指出了其局限性。目前的实验主要集中在CBE诱导的模型上，尚未在GD患者来源的细胞或突变型动物模型中进行验证。此外，还需要进一步研究IH + NAG的长期毒性和治疗效果，以确保其在临床应用中的安全性和有效性。未来的研究可以探索更多类型的突变型GCase，以及不同的药物输送系统，以优化治疗方案。

总的来说，这项研究为戈谢病的治疗提供了一种新的思路，即通过小分子稳定剂和可注射水凝胶的结合，实现对GCase的稳定和活性恢复。NAG的稳定作用和IH + NAG的缓慢释放特性，使得这种治疗方式在经济性和患者依从性方面具有显著优势。研究结果表明，这种新型治疗策略在改善GD症状和延长患者生存时间方面具有广阔的应用前景。未来的研究可以进一步拓展该方法的应用范围，探索其在其他神经退行性疾病中的潜力，如帕金森病和阿尔茨海默病，这些疾病也与GCase功能的异常有关。通过不断优化药物输送系统和稳定剂的选择，有望为这些疾病的治疗提供更有效和便捷的解决方案。