《Aging Cell》：Inhibition of Abnormal Elevated α-Synuclein Ameliorates Dopaminergic Neuron Degeneration in Parkinson's Disease Mouse Model
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帕金森病（PD）以脑内路易小体（LBs）的积累为特征，其主要成分为聚集且磷酸化的α-突触核蛋白（α-Syn）。因此，抑制α-Syn表达的策略对PD具有显著的治疗潜力。本研究探索了异源双链寡核苷酸（HDOs）——一种利用DNA/RNA或DNA/DNA杂交体的创新
帕金森病（PD）以脑内路易小体（LBs）的积累为特征，其主要成分为聚集且磷酸化的α-突触核蛋白（α-Syn）。因此，抑制α-Syn表达的策略对PD具有显著的治疗潜力。本研究探索了异源双链寡核苷酸（HDOs）——一种利用DNA/RNA或DNA/DNA杂交体的创新基因沉默技术。研究人员设计了两种靶向α-Syn的HDO：α-Syn-HDO-1（DNA/RNA）和α-Syn-HDO-2（DNA/DNA）。两者在小鼠中均表现出对α-Syn表达的强效沉默作用。在AAV-hSyn-human SNCA处理的小鼠中，这些α-Syn-HDOs对多巴胺能神经元发挥了神经保护作用。此外，它们还减少了α-Syn-HEK293细胞及经α-Syn预形成纤维（PFFs）处理的小鼠中异常α-Syn的积累。α-Syn-HDOs的神经保护作用与脑源性神经营养因子（BDNF）-酪氨酸激酶B（TrkB）信号通路的激活相关。此外，BDNF过表达在PFFs处理的α-Syn-HEK293细胞和PFFs处理的小鼠中均减少了异常α-Syn聚集。这些结果凸显了α-Syn-HDOs通过抑制异常升高的α-Syn来增强BDNF–TrkB信号传导，从而保护多巴胺能神经元的能力。研究人员的发现将α-Syn-HDOs定位为PD的有前景的治疗候选分子，并提示BDNF可作为潜在的诊断生物标志物或治疗疗效指标。
论文解读：α-Syn-HDOs通过BDNF–TrkB信号通路改善帕金森病小鼠多巴胺能神经元变性
帕金森病（Parkinson's disease, PD）是第二大常见的神经退行性疾病，其核心病理特征为黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNc）多巴胺能神经元的进行性变性，伴随纹状体多巴胺能末梢丢失及运动症状的出现。PD患者脑内残存神经元胞质中常形成路易小体（Lewy bodies, LBs），其主要成分为聚集且丝氨酸129位点磷酸化的α-突触核蛋白（α-Synuclein, α-Syn）。α-Syn基因的突变或拷贝数增加与家族性和散发性PD均密切相关，而异常聚集的α-Syn被认为是驱动多巴胺能神经元易感性的关键因素。因此，靶向抑制α-Syn的异常表达被认为是延缓PD进展的潜在治疗策略。现有研究虽已报道使用反义寡核苷酸（antisense oligonucleotides, ASOs）抑制α-Syn表达可改善PD小鼠病理，但传统单链gapmer ASO的效力及安全性仍有提升空间。DNA/RNA异源双链寡核苷酸（heteroduplex oligonucleotides, HDOs）是新兴的基因沉默技术，其通过胆固醇偶联互补RNA或DNA形成双链结构，较亲本单链gapmer ASO具有更高 potency 和更低副作用。基于此，研究人员设计并评估了两种靶向α-Syn的HDO（α-Syn-HDO-1，DNA/RNA型；α-Syn-HDO-2，DNA/DNA型）在PD小鼠模型中的神经保护作用及其分子机制。
研究人员开展了系统性研究，首先在野生型（WT）小鼠和A53T转基因小鼠中通过鞘内注射评估α-Syn-HDOs对α-Syn表达的沉默效果；随后利用AAV-hSyn-human SNCA模型和α-Syn预形成纤维（preformed fibrils, PFFs）模型验证其神经保护作用；并进一步通过低密度脂蛋白受体（low-density lipoprotein receptor, LDLR）及其相关蛋白1（LRP1）抗体或抑制剂RAP探究细胞摄取机制；同时，利用染色质免疫沉淀（chromatin immunoprecipitation, ChIP）、qPCR、western blot等检测BDNF–TrkB信号通路相关分子变化；最后通过BDNF IV-HDO敲低BDNF、BDNF蛋白处理、TrkB激动剂7,8-二羟基黄酮（7,8-DHF）及拮抗剂ANA-12等干预，确认BDNF–TrkB通路在α-Syn-HDOs神经保护效应中的关键作用。动物实验使用雄性A53T人源α-Syn小鼠（M83品系）和成年C57BL/6小鼠，所有操作经山东第一医科大学动物伦理委员会批准。
研究结果分为以下几个部分：
（1）α-Syn-HDOs在小鼠中沉默α-Syn表达。鞘内注射α-Syn-HDO-1和α-Syn-HDO-2后，qPCR和western blot显示WT小鼠SNc中α-Syn mRNA和蛋白水平呈剂量依赖性显著降低，单次注射效果持续至少9天，且scrambled对照无沉默效果；在A53T转基因小鼠中，两种HDOs同样有效降低人源α-Syn表达。
（2）LRP1和LDLR介导α-Syn-HDOs在多巴胺能神经元中的摄取。FAM标记的α-Syn-HDO-1和CY5标记的α-Syn-HDO-2注射后可定位于SNc的酪氨酸羟化酶（TH）阳性神经元。LRP1抗体或抑制剂RAP可减弱α-Syn-HDO-1的沉默效果；而α-Syn-HDO-2的摄取则由LRP1和LDLR共同介导，免疫荧光显示生物素标记的HDO与受体在Neuro-2a细胞中共定位。
（3）α-Syn-HDOs减轻AAV-hSyn-human SNCA小鼠多巴胺能神经元变性。在病毒过表达人源α-Syn的模型中，α-Syn-HDOs显著改善握力与转棒表现，恢复纹状体与SNc中TH免疫反应性，并反转病毒引起的TH下调及α-Syn升高。
（4）α-Syn-HDOs抑制体外和体内异常α-Syn聚集。在PFFs处理的α-Syn-HEK293细胞、原代神经元及A53T小鼠中，α-Syn-HDOs均减少p-α-Syn（S129）及α-Syn水平，抑制异常聚集。
（5）α-Syn-HDOs减少PFFs处理小鼠的多巴胺能神经元变性。在小鼠PFFs模型中，α-Syn-HDOs改善运动行为，恢复TH表达，并降低p-α-Syn及α-Syn单体和高分子量寡聚体水平。
（6）BDNF–TrkB信号通路介导α-Syn-HDOs的神经保护作用。在AAV-hSyn-human SNCA模型中，α-Syn-HDOs恢复p-c-Jun、p-c-Fos和p-CREB水平，促进其与Bdnf外显子I/IV启动子结合，从而恢复Bdnf mRNA、BDNF蛋白及p-TrkB/TrkB比值。PFFs模型中，α-Syn-HDOs同样恢复Nrf2、p-c-Jun、p-c-Fos、p-CREB表达及Bdnf转录。
（7）BDNF IV-HDO减弱α-Syn-HDOs的神经保护作用。在AAV-hSyn-human SNCA和PFFs模型中，抑制BDNF表达显著削弱α-Syn-HDOs改善的行为学、TH恢复及p-α-Syn降低效应，并降低BDNF水平和p-TrkB/TrkB比值。
（8）BDNF抑制体外异常α-Syn聚集。BDNF蛋白处理PFFs诱导的α-Syn-HEK293细胞（转染TrkB）降低p-α-Syn和α-Syn水平，TrkB拮抗剂ANA-12逆转该效应，而激动剂7,8-DHF模拟BDNF作用。
（9）AAV-hSyn-mouse BDNF抑制PFFs小鼠多巴胺能神经元变性。BDNF过表达显著改善PFFs小鼠运动功能，恢复TH水平，降低p-α-Syn和α-Syn单体及寡聚体，并提高p-TrkB/TrkB比值。
讨论部分指出，α-Syn-HDOs通过胆固醇偶联依赖LRP1/LDLR进入神经元，有效沉默α-Syn，进而缓解PD病理。其神经保护作用的核心机制是激活BDNF–TrkB信号通路：病理α-Syn会抑制BDNF转录并损害TrkB信号，而α-Syn-HDOs通过降低异常α-Syn恢复BDNF表达与TrkB磷酸化。研究局限性包括：LRP1沉默采用抗体方法无法完全敲除，且仅使用雄性小鼠。最后，研究结论为：两种α-Syn-HDOs通过BDNF–TrkB信号通路有效预防PD小鼠模型多巴胺能神经元变性，是PD的潜在新型治疗药物；BDNF可能作为诊断生物标志物或疗效指标。
