靶向tau蛋白介导的核膜病理：基于人类额颞叶痴呆神经元表型筛选的新型小分子发现

这篇研究通过高内涵成像技术，在携带MAPT IVS10+16突变的诱导多能干细胞（iPSC）来源神经元中开展表型筛选，从19,786种化合物中鉴定出23种能剂量依赖性纠正核膜缺陷的小分子。这些化合物通过调节微管细胞骨架（microtubule cytoskeleton）发挥作用，部分可改变tau蛋白水平或磷酸化状态，为tau蛋白病（tauopathies）如额颞叶痴呆（FTD）和阿尔茨海默病（AD）提供了新的治疗策略。

　　

背景

tau蛋白异常表达与多种痴呆症相关，包括阿尔茨海默病（AD）和额颞叶痴呆（FTD）。MAPT基因突变导致tau蛋白错误定位至神经元胞体，改变微管动力学，破坏核膜完整性及核质运输。核膜变形在tau蛋白病中普遍存在，伴随核孔复合体破坏、异染色质失调等病理特征。研究利用人类iPSC模型，针对MAPT IVS10+16突变神经元的核膜缺陷开展小分子筛选。

方法

研究团队优化了基于高内涵成像的表型分析流程：

1. 1.

   细胞模型：使用CRISPR-Cas9校正的等基因对照（isogenic revertant）与MAPT IVS10+16突变神经元对比，确认核膜内陷表型。

2. 2.

   筛选设计：对19,786种CNS靶向化合物进行48小时处理，以Lamin B1免疫荧光标记核膜，通过变异系数（CV）量化核膜缺陷。

3. 3.

   验证流程：初筛后对200个候选化合物进行剂量效应验证，最终23种化合物显示剂量依赖性修复。

结果

1. 1.

   表型纠正：阳性对照药物诺考达唑（nocodazole）和Remodelin分别使核膜缺陷z值降至-3.07和-1.06，而23种新化合物表现出更强效应。

2. 2.

   机制分析：

   • •

     微管调控：50%的hit化合物显著缩短α-微管蛋白域长度（如B09缩短67%），表明微管扰动是共同作用机制。

   • •

     tau调控：化合物B05降低tau水平33%，而B09增加tau水平，A11则升高磷酸化T181-tau水平，提示多靶点作用。

3. 3.

   毒性评估：仅化合物B10引发显著乳酸脱氢酶（LDH）释放，其余化合物安全性良好。

讨论

该研究首次在人类tauopathy模型中实现大规模表型筛选，揭示微管动态调节是纠正核膜缺陷的关键通路。尽管化合物作用机制多样（如影响tau磷酸化或微管稳定性），但其共性在于逆转tau介导的细胞骨架异常。未来需通过靶点去卷积（target deconvolution）明确具体作用靶点，为开发FTD和AD的疾病修饰疗法奠定基础。

意义

人类iPSC模型结合表型筛选策略，不仅加速了tau蛋白病药物发现，也为其他神经退行性疾病研究提供了范式。核膜病理作为跨疾病靶点，其可逆性为治疗干预提供了新窗口。