靶向清除Asp421截短tau蛋白可恢复神经元功能并抑制小胶质细胞活化——为tau蛋白病治疗提供新策略

本研究针对阿尔茨海默病等tau蛋白病中Asp421截短tau蛋白的神经毒性问题，开发了高亲和力单抗5G2。通过体内外实验证明，5G2可通过内体-溶酶体途径清除病理tau，恢复神经元钙活动，降低小胶质细胞Iba-1表达，为靶向tau截短形式的免疫治疗提供新机制见解。

　　

在神经退行性疾病研究领域，tau蛋白病是一类以tau蛋白异常聚集为特征的致命性疾病，其中阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）最为常见。这类疾病中，tau蛋白会发生过度磷酸化、截短和聚集，形成神经纤维缠结，导致神经元功能障碍和死亡。近年来，免疫治疗成为靶向tau蛋白的重要策略，多种抗tau抗体已进入临床试验阶段。然而，tau蛋白存在多种翻译后修饰形式，其中在天冬氨酸421位点（Asp421）被截短的tau片段因其显著的神经毒性和促聚集能力备受关注。这种截短形式主要由caspase-3切割产生，在AD和其他tau蛋白病中广泛存在，并与疾病进展密切相关。尽管针对磷酸化tau的抗体研究较多，但针对Asp421截短tau的抗体治疗潜力尚未充分挖掘。

为此，来自纽约大学格罗斯曼医学院的研究团队在《Cell Reports》上发表了最新研究成果，系统探究了靶向Asp421截短tau的单克隆抗体5G2的治疗效果和作用机制。研究人员通过体外细胞模型、离体脑片培养和两种tau转基因小鼠模型（JNPL3和PS19），综合运用分子生物学、细胞成像、在体微透析和多光子钙成像等技术，揭示了5G2抗体在清除病理tau、改善神经元功能及调节神经炎症方面的显著作用。

研究采用的关键技术包括：表面等离子共振技术分析抗体亲和力，原代神经元与混合皮质细胞培养模型，TRIM21基因敲低细胞模型，溶酶体与蛋白酶体抑制剂干预实验，脑组织微透析采样，双光子活体钙成像技术，以及高分辨率显微成像与三维形态分析。此外，研究还使用了来自人tauopathy脑组织的配对螺旋丝（PHF）富集tau样品进行体外刺激实验。

研究首先通过杂交瘤技术制备了两种靶向tau_407-421肽段的单克隆抗体5G2和1G11。表面等离子共振分析显示，5G2对Asp421截短tau具有更高亲和力（K_D=7.46×10^?9 M），并能识别AD和JNPL3小鼠脑组织中的tau病理，而对照脑组织无染色。

在原代神经元模型中，PHF-tau处理导致神经元核蛋白（NeuN）表达显著降低，总tau和磷酸化tau（pSer199）水平升高。共处理5G2抗体可完全阻止PHF诱导的神经毒性，并在72小时和96小时显著降低总tau（分别减少70%和95%）和磷酸化tau水平（减少65%-95%）。低亲和力抗体1G11仅部分有效，而对照IgG无效。

在混合皮质培养模型中（包含神经元和小胶质细胞），5G2同样表现出全面的保护作用：完全阻止神经毒性，显著降低总tau和磷酸化tau水平，并完全抑制PHF诱导的小胶质细胞标志物Iba-1表达升高（抑制率达98%-1074%），表明其具有抗神经炎症作用。

机制研究发现，抗体主要通过内体-溶酶体途径发挥作用。溶酶体抑制剂Bafilomycin可完全阻断5G2的神经保护作用和tau清除能力，而蛋白酶体抑制剂MG-132无此效应。研究还探讨了胞内Fc受体TRIM21的作用——虽然TRIM21敲低会减少抗体在神经元内的保留并削弱短期（24小时）tau清除效果，但对长期（5天）疗效影响有限，表明溶酶体途径在长期tau清除中占主导地位。

在体研究中，急性给予5G2可通过海马微透析显著降低JNPL3小鼠脑间质液tau水平（尤其在黑暗活动期降低46%）。慢性治疗（13周）则显著减少脑内不溶性tau沉积（CP27、Tau-5和PHF-1染色分别减少59%、74%和69%）。更重要的是，在PS19×Thy1-GCaMP6s小鼠中，双光子钙成像显示5G2治疗可恢复皮层L2/3锥体神经元的功能：使异常增加的钙瞬变频率恢复正常，并显著提高跑步状态下的总钙活性和峰值振幅。

研究还深入分析了5G2对小胶质细胞的影响。在6-9月龄PS19小鼠中，5G2治疗显著降低小胶质细胞Iba-1表达（恢复至对照水平），但未改变其活化形态（胞体体积、分支复杂度等）。值得注意的是，在2-3月龄年轻PS19小鼠中，尽管皮层和海马已出现明显tau病理（PHF-1阳性），小胶质细胞形态和Iba-1表达尚未发生变化，表明tau病理早于神经炎症反应。

本研究系统论证了靶向Asp421截短tau的抗体治疗策略的有效性和机制。5G2抗体通过高亲和力结合病理tau，主要经溶酶体途径促进其降解，并可能通过TRIM21介导的胞内免疫机制增强短期效果。该抗体不仅能清除tau聚集、恢复神经元兴奋性，还表现出调节神经炎症的潜力。这些发现为开发以tau截短形式为靶点的免疫疗法提供了坚实依据，同时揭示了神经元功能异常早于小胶质细胞活化的疾病进程规律，对理解tau蛋白病的病理生理和设计时序治疗策略具有重要指导意义。