细胞外tau蛋白通过微管结合区域介导突触毒性——阿尔茨海默病治疗新靶点的发现

为解决阿尔茨海默病(AD)中tau病理扩散和突触功能障碍的机制问题，研究人员聚焦细胞外tau蛋白的微管结合区域(MTBR/R')，发现其片段可破坏长时程增强(LTP)，而靶向该区域的抗体能逆转突触毒性。该研究为AD免疫治疗提供了新策略，发表于《Acta Neuropathologica》。

　　

在神经退行性疾病研究中，tau蛋白的异常聚集和传播一直是阿尔茨海默病(AD)的核心病理特征。尽管靶向tau的免疫疗法在临床试验中屡屡受挫，但科学家们从未停止探索其作用机制。近年来，细胞外tau蛋白的突触毒性及其在疾病进展中的作用逐渐浮出水面，然而其中具体的分子机制仍是一片迷雾。更令人困惑的是，为何靶向tau氨基端(NT)的抗体治疗收效甚微，而针对微管结合区域(MTBR)的策略却展现出希望？这些未解之谜促使来自爱尔兰都柏林三一学院、美国哈佛医学院等机构的研究团队展开深入探索。

这项发表在《Acta Neuropathologica》的研究首次揭示：tau蛋白的MTBR/R'区域是介导细胞外tau突触毒性的关键结构域。研究人员通过两种AD相关模型——21三体(Ts21)诱导多能干细胞(iPSC)衍生神经元分泌组和AD患者脑提取物，发现其中含有MTBR/R'的tau片段能显著抑制海马体长时程增强(LTP)，这是记忆形成的电生理基础。更引人注目的是，靶向该区域的单抗Gen2A和Gen2B不仅能预防这种突触损伤，还能快速逆转持续存在的LTP抑制效应。这些发现为理解tau毒性的分子基础提供了全新视角，也为正在进行的AD免疫治疗临床试验提供了重要理论依据。

研究团队运用了多项关键技术：1) 使用Ts21患者来源iPSC分化的神经元分泌组和AD患者脑组织提取物作为tau病理模型；2) 通过免疫沉淀和质谱分析鉴定tau片段组成；3) 在麻醉大鼠体内采用海马体场电位记录评估LTP；4) 开发定制化电化学发光检测法量化MTBR/R' tau；5) 利用靶向不同tau表位的单抗进行功能挽救实验。

MTBR/R'-containing tau fragments in Ts21 iN secretomes mediate inhibition of hippocampal LTP
研究发现Ts21神经元分泌组中的tau片段包含MTBR/R'及相邻羧基端(CT)序列。免疫沉淀实验显示，针对中段区域(MR)的Tau5抗体可降低55%的MTBR/R' tau水平，并完全阻止LTP抑制。而靶向R'结构域(aa369-381)的Gen2B和同时靶向R'-CT(aa396-410)的Gen2A单抗，能清除85%以上的相关tau片段，有效保护突触可塑性。

Tau fragments in certain Ts21 iN secretome size exclusion chromatography(SEC) fractions potently inhibit LTP
通过尺寸排阻色谱分离发现，具有最强LTP抑制活性的SEC组分15-16富含MR-MTBR tau片段。特别值得注意的是，重组人tau片段tau_297-391(含核心MTBR/R'区域)在极低剂量(80 pg/脑室注射)下即可模拟患者来源tau的突触毒性，这提示该区域可能是tau毒性的最小功能单元。

MTBR/R' is required for acute plasticity disruption by synaptotoxic tau in AD brain extracts
对两名AD患者脑提取物的分析显示，Gen2A/B抗体识别的tau种类与突触毒性密切相关。共注射实验证实，这两种抗体能完全阻断AD脑提取物对LTP的急性破坏作用，表明MTBR/R'在tau介导的突触功能障碍中具有普遍性作用机制。

Rapid reversal of the persistent inhibition of LTP by synaptotoxic tau
最令人振奋的发现出现在持久性突触损伤模型中：单次注射AD1脑提取物3周后，大鼠海马仍可检测到人tau蛋白，且LTP抑制持续存在。而急性给予Gen2A/B或Tau5抗体仅需15分钟即可恢复LTP，这为tau抗体的治疗时效性提供了直接证据。

这项研究确立了MTBR/R'作为细胞外tau突触毒性的关键效应结构域，解决了该领域长期存在的关键问题。其科学价值体现在三方面：首先，阐明了Ts21神经元分泌组和AD脑提取物中tau毒性的共同分子基础；其次，证实靶向MTBR/R'的抗体具有快速中和tau毒性的潜力；最后，为目前临床试验中的MTBR靶向策略提供了机制解释。尤其值得注意的是，tau_297-391的强效突触毒性提示，即使不形成典型纤维结构，tau的特定片段仍可能通过未知机制破坏神经环路功能。

这些发现将推动AD治疗策略的优化：一方面，针对MTBR/R'的抗体可能具有"双管齐下"的治疗优势——既阻止病理tau的细胞间传播，又中和其突触毒性；另一方面，该研究建立的Ts21神经元模型为快速筛选tau靶向药物提供了新平台。随着更多MTBR抗体进入临床评估，这项研究为理解其作用机制和预期疗效奠定了重要理论基础。