基于硫酸乙酰肝素的新型蛋白聚糖探针靶向溶酶体降解β淀粉样蛋白(Aβ)的创新策略

【编辑推荐】靶向溶酶体降解蛋白(LDP)技术是清除毒性分泌蛋白的关键策略，但配体筛选和溶酶体导向探针开发仍是挑战。本研究通过合成新型蛋白聚糖(PG)探针，发现硫酸化寡糖ID49和HH26S可特异性结合Aβ1–42，构建的PG@HH26S能稳定锚定细胞膜并介导Aβ内化至溶酶体降解，为阿尔茨海默病等HS结合蛋白的清除提供新范式。

　　

在神经退行性疾病领域，β淀粉样蛋白(Aβ)的异常沉积是阿尔茨海默病(AD)的核心病理特征。尽管全球科学家努力数十年，如何有效清除细胞外Aβ仍是重大挑战。传统抗体疗法存在血脑屏障穿透性差、易引发炎症反应等局限，而靶向溶酶体降解蛋白(LDP)技术通过受体介导内吞将毒性蛋白导向溶酶体清除，展现出独特优势。然而，该技术面临两大瓶颈：一是缺乏对Aβ具有高亲和力的特异性配体，二是现有探针难以实现细胞膜稳定锚定和高效溶酶体递送。

针对这一难题，研究人员在《Journal of Medicinal Chemistry》发表突破性研究，开发了基于硫酸乙酰肝素(HS)的新型蛋白聚糖(PG)探针系统。研究团队首先通过分子筛选鉴定出两种HS衍生物：硫酸化L-艾杜糖四糖(ID49)和硫酸乙酰肝素六糖(HH26S)，它们对Aβ_1–42具有纳摩尔级结合力。随后将这两种寡糖偶联至荧光标记的肽骨架，构建出新型蛋白聚糖PG@HH26S。

关键技术包括：1) 表面等离子共振(SPR)筛选HS寡糖库；2) 荧光共振能量转移(FRET)验证Aβ-配体相互作用；3) 共聚焦显微成像追踪PG@HH26S的细胞膜定位；4) pH敏感性荧光探针监测溶酶体递送效率；5) 人神经母细胞瘤(SH-SY5Y)细胞模型评估Aβ清除效果。

HS寡糖配体的发现
通过SPR技术从HS衍生物库中筛选出ID49和HH26S，其与Aβ_1–42的解离常数(K_D)分别为89 nM和156 nM。分子对接显示这些配体通过静电作用结合Aβ的疏水核心区域。

PG探针的膜锚定特性
荧光标记显示PG@HH26S能在SH-SY5Y细胞膜表面稳定存在≥72小时，FRET实验证实其持续捕获培养基中的Aβ。这种特性源于HS链与细胞膜硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG)的天然亲和力。

溶酶体递送与Aβ降解
pHrodo标记显示，PG@HH26S-Aβ复合物在2小时内被内化并转运至溶酶体。Western blot检测到Aβ_1–42在溶酶体酶作用下降解为5 kDa片段，24小时清除率达78±6%。

神经保护作用
预处理PG@HH26S的神经元在Aβ攻击下存活率提高2.3倍(p<0.01)，TUNEL染色显示凋亡细胞减少67%。机制研究发现该探针可阻断Aβ诱导的caspase-3激活。

这项研究开创性地将HS生物学特性与LDP技术结合，突破性地解决了传统抗体疗法无法实现持续膜定位的问题。PG@HH26S的双重功能——既作为Aβ"捕获器"又作为"溶酶体导航仪"，为AD治疗提供新思路。更深远的意义在于，该平台技术可拓展应用于其他HS结合蛋白（如生长因子FGF2、病理性tau蛋白）的靶向清除，为多种蛋白质构象疾病的治疗开辟道路。研究团队特别指出，HS链的长度和硫酸化模式可精确调控，未来可通过模块化设计开发针对不同靶点的"定制化"PG探针。