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代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)等疾病日益高发,其中 PNPLA3I148M变异体是关键致病因素。研究人员开展针对该变异体的小分子调节剂研究,发现 NUV-244 可通过泛素 - 蛋白酶体系统降解 PNPLA3I148M,为相关疾病治疗提供新方向。
在当今社会,代谢性疾病的阴影正逐渐笼罩全球,其中代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)和非酒精性脂肪性肝炎(MASH)的发病率持续攀升,给公共健康带来了巨大挑战。这些疾病往往是更严重肝脏损伤,如肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌的前期病变,并且与肥胖和 2 型糖尿病的流行密切相关。在众多导致这些疾病易感性和进展的遗传因素中,patatin 样磷脂酶结构域蛋白 3(PNPLA3)的 I148M 变异体脱颖而出,成为关键的致病因素。
PNPLA3I148M变异体由单核苷酸多态性导致,使 148 位的异亮氨酸被蛋氨酸取代。这一小小的改变,却引发了一系列连锁反应。它会改变 PNPLA3 在脂质滴上的功能和稳定性,进而扰乱脂质代谢,还可能影响脂噬过程。不仅如此,PNPLA3I148M还会与参与脂质代谢的关键蛋白,如 CGI-58(ABHD5)相互作用,阻止其激活脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL,也称为 PNPLA2),导致甘油三酯在脂质滴中堆积,打破了正常的脂质平衡。
尽管人们对 PNPLA3I148M在代谢性肝病发病机制中的作用越来越了解,但目前针对这一变异体的特效治疗方法却极为匮乏。现有的 MASLD 和 MASH 治疗手段大多是支持性的,主要集中在生活方式干预和危险因素管理上。虽然 THRβ 激动剂的获批带来了新的希望,但针对 PNPLA3I148M的特异性治疗仍然空缺。在这样的背景下,开发能够降低或使 PNPLA3I148M从脂质滴上脱离的治疗方法,成为了医学领域亟待攻克的难题。
为了解决这一难题,来自德国 Nuvisan ICB GmbH、美国 Foresite Labs 等机构的研究人员展开了深入研究。他们通过高通量筛选超过 820,000 种化合物,致力于寻找能够靶向并降解 PNPLA3I148M的小分子调节剂。最终,他们发现了 NUV-244,这一成果意义重大,相关研究发表在《iScience》杂志上。
研究人员在开展研究时,运用了多种关键技术方法。首先是高通量筛选技术,利用稳定表达 PNPLA3I148M-tagRFP 的 Huh7 细胞系,在 1536 孔微滴定板中进行筛选,以寻找能降低脂质滴上 PNPLA3I148M-tagRFP 荧光的化合物。其次是免疫荧光技术,用于检测 PNPLA3 和 PNPLA2 在脂质滴上的定位情况。此外,还运用了蛋白质定量的 HiBiT 分析、验证蛋白降解途径的蛋白酶体抑制剂实验以及检测蛋白结合的纳米差示扫描荧光法(nanoDSF)等技术。
下面来看具体的研究结果:
- PNPLA3I148M与疾病进展的关系:研究人员通过分析英国生物银行的数据,进一步证实了 PNPLA3I148M变异体对慢性肝病进展的重大影响,尤其是在进展为肝硬化方面,无论是在普通人群还是 2 型糖尿病患者中,该变异体都显著增加了患病风险。
- 筛选 PNPLA3I148M调节剂:由于在常规培养条件下,肝源性细胞系中内源性 PNPLA3I148M的表达无法检测到,研究人员构建了稳定表达 PNPLA3I148M-tagRFP 的 Huh7 细胞系。在此基础上,建立了高通量筛选方法,并对超过 800,000 种物质进行筛选,最终获得了一系列潜在的 hits 化合物。
- NUV-244 的特性分析:经过进一步研究,确定了 NUV-244 这一化合物。它是一种噻唑甲酰胺,纯度高,能剂量依赖性地降低 Huh7 细胞脂质滴上的 PNPLA3I148M-tagRFP,且对 PNPLA2 的定位没有影响。同时,NUV-244 对不同细胞系中未修饰的 PNPLA3I148M也有活性,在多种肝源性细胞中都能发挥作用,即使在脂质滴活跃重塑的条件下也不例外。
- NUV-244 对脂质滴形态的影响:研究发现,PNPLA3I148M的表达会改变脂质滴的形态,导致大脂质滴聚集在细胞核周围,小细胞质脂质滴数量减少。而 NUV-244 能够使脂质滴形态恢复正常,增加脂质滴的数量,这表明 PNPLA3I148M可能参与了脂质滴流动性的调节。
- NUV-244 介导的降解机制:研究表明,NUV-244 介导的 PNPLA3I148M-tagRFP 降解是通过 26S 蛋白酶体实现的,并且涉及 E3 连接酶 BFAR。敲低 BFAR 会部分阻止 PNPLA3I148M从脂质滴上的去除及其降解。此外,nanoDSF 实验显示,NUV-244 能特异性结合 PNPLA3,稳定 PNPLA3WT和 PNPLA3I148M蛋白。
- NUV-244 对细胞适应性的影响:NUV-244 在有效浓度下对正常肝细胞的增殖没有影响,且能恢复表达 PNPLA3I148M细胞的增殖适应性。在脂肪细胞中,NUV-244 也能降低 PNPLA3I148M-tagRFP 的表达,尽管效力稍弱。
研究结论和讨论部分指出,与目前主要针对 PNPLA3I148M的基因操作治疗策略相比,小分子调节剂具有独特的优势,如能快速可逆地调节疾病途径、可能在多种组织中发挥作用、给药方便等。NUV-244 作为一种新型的小分子调节剂,能够使 PNPLA3I148M从脂质滴上脱离并降解,为治疗与 PNPLA3I148M相关的疾病开辟了新的道路。虽然目前还存在一些问题,如缺乏体内研究数据,对其分子相互作用和胶样活性的了解还不够全面,但它依然是研究 PNPLA3I148M病理学的有力工具,也是进一步临床开发的良好起点。未来,通过优化其药理特性,有望为 MASLD、MASH 等疾病的治疗带来新的突破,改善患者的预后。