WDFY3基因罕见变异通过增强Alfy介导的选择性自噬清除蛋白聚集延缓神经退行性疾病发病

本研究针对神经退行性疾病中蛋白质异常聚集这一核心病理特征，通过发现HD患者中WDFY3基因罕见变异rs17368018可显著延迟发病年龄，创新性地揭示了该变异通过增强Alfy/WDFY3表达促进mHTT、αSyn和tau等致病蛋白聚集体的自噬清除，在多系统蛋白病模型中均展现保护作用，为靶向选择性自噬治疗神经退行性疾病提供了新策略。

　　

神经退行性疾病如亨廷顿病(Huntington's disease, HD)、帕金森病(Parkinson's disease, PD)和阿尔茨海默病(Alzheimer's disease, AD)等，共同特征是错误折叠蛋白的异常聚集和累积。尽管这些疾病涉及不同的致病蛋白——亨廷顿病中的突变亨廷顿蛋白(mutant huntingtin, mHTT)、帕金森病中的α-突触核蛋白(α-synuclein, αSyn)和tau蛋白病中的tau蛋白，但它们都最终导致神经元功能障碍和死亡。目前缺乏有效治疗方法来阻止或逆转这些疾病的进展，因此寻找能够延缓疾病发生发展的遗传修饰因子和治疗靶点具有重要意义。

近年来研究表明，自噬(autophagy)特别是选择性自噬(selective autophagy)在清除异常蛋白聚集体中发挥关键作用。其中，Alfy(autophagy-linked FYVE protein, 又称WDFY3)作为选择性自噬接头蛋白，能够识别泛素化蛋白聚集体并将其靶向自噬降解。然而，Alfy在神经退行性疾病中的具体作用机制和治疗潜力尚不明确。

在这项发表于《Neuron》的研究中，研究人员通过分析委内瑞拉HD大家系的遗传数据，发现了一个与延迟发病年龄显著相关的罕见遗传变异rs17368018，该变异位于WDFY3基因编码区，导致其编码蛋白Alfy的第3032位异亮氨酸变为缬氨酸(I3032V)。为深入探究这一变异的作用机制，研究团队构建了相应的小鼠模型，并利用多种神经退行性疾病模型评估了Alfy过表达的治疗潜力。

研究采用的主要技术方法包括：基因编辑技术构建点突变小鼠模型、行为学分析（开放旷场和旋转棒测试）、免疫组织化学和立体学计数、蛋白质免疫印迹、细胞分馏和RNA稳定性实验，以及转录组测序分析。人类样本来源于纽约脑库的额叶皮层和小脑组织。

研究结果首先显示，携带rs17368018变异的HD患者脑组织中WDFY3转录本和Alfy蛋白表达水平显著升高。研究人员随后构建了携带同源点突变的小鼠模型(Wdfy3^Var)，发现该变异同样能增加Alfy的表达，且这种增加是由于mRNA稳定性增强而非转录激活所致。

在HD模型中的应用表明，Alfy表达增加能显著改善Q140和N171-82Q两种HD模型小鼠的运动功能障碍、减少mHTT蛋白聚集、减轻神经炎症反应（星形胶质细胞增生和小胶质细胞活化）以及保护中型多棘神经元（表达FoxP1的神经元）。值得注意的是，Alfy过表达 specifically清除蛋白聚集体而不影响可溶性mHTT水平，表明其通过选择性自噬发挥作用。

研究进一步将这一发现扩展到其他蛋白病模型。在αSyn预制纤维(PFF)诱导的帕金森病模型中，Alfy过表达显著减少磷酸化αSyn(pS129-αSyn)聚集，保护黑质多巴胺能神经元。在PS19 P301S tau蛋白病模型中，Alfy过表达同样减少AT8阳性tau蛋白聚集和神经元丢失。

转录组学分析揭示，Alfy过表达在HD背景下主要逆转与核糖体生物发生和蛋白翻译相关的基因表达异常，而不显著改变HD特异的整体转录特征，进一步支持其作用主要在蛋白质水平而非转录水平。

研究人员在讨论中指出，这项研究的创新性在于发现了一个能显著延迟神经退行性疾病发病的罕见遗传变异，并证实其通过增强Alfy介导的选择性自噬发挥作用。更重要的是，Alfy过表达对多种不同蛋白聚集性疾病都具有保护作用，表明靶向选择性自噬可能是一种广谱的抗蛋白聚集策略。

该研究的临床意义在于为神经退行性疾病的治疗提供了新方向。针对Alfy或相关通路开发治疗方法，可能有助于清除多种致病蛋白聚集体，延缓疾病进展。此外，WDFY3基因变异作为疾病修饰因子的发现，也为个性化医疗和精准治疗提供了新思路。

需要注意的是，虽然Alfy过表达在多种模型中显示保护作用，但其具体作用机制仍需进一步研究。Alfy除了参与自噬外，还可能影响其他细胞过程如线粒体自噬(mitophagy)和efferocytosis（凋亡细胞清除）。此外，如何安全有效地在人类中调控Alfy表达也是未来转化研究需要解决的关键问题。

总之，这项研究通过遗传学、细胞生物学和动物模型的多层次证据，确立了Alfy/WDFY3作为神经退行性疾病的关键修饰因子和治疗靶点，为开发针对蛋白聚集性疾病的新疗法提供了重要理论基础和实验依据。