Ruixin Ge, Miao Chen, Sijin Wu, Sirui Huang, Ping Zhou, Minghui Cao, Fan Zhang, Jinzhi Zang, Yigao Zhu, Jingrui Li, Guilin Ni, Zhihao Yang, Qingchao Li, Wei Pan, Liang Zhang, Min Liu, Chenghao Xuan, Haiyang Yu, Jun Zhou, Songbo Xie. DNA nanoflower Oligo-PROTAC for targeted degradation of FUS to treat neurodegenerative diseases, Nature Communications. 2025 May 20;16(1):4683. doi: 10.1038/s41467-025-60039-2.
肌萎缩侧索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis, ALS)和额颞叶痴呆(Frontotemporal Dementia, FTD)是两种罕见的神经退行性疾病。ALS又称“渐冻症”,因近年来的冰桶挑战活动而备受关注,其主要累及上、下运动神经元,以进行性加重的骨骼肌无力、肌萎缩、肌束颤动、延髓麻痹和锥体束征为主要临床表现,发病高峰期通常发生在45岁以上,生存期一般为3~5年,大多数患者在症状出现的2-3年内死于神经肌肉呼吸衰竭。近年来研究发现ALS和FTD属于同一连续谱系疾病,即肌萎缩侧索硬化-额颞叶谱系障碍(ALS-FTSD),其中SOD1、FUS、TDP-43、C9orf7等基因突变是引起ALS/FTSD的四种最常见突变基因。2023年美国FDA批准了Biogen/lonis公司靶向SOD1突变体的反义寡核苷酸药物Tofersen上市,这是首款针对ALS的基因靶向药物。但是,针对其他基因突变导致的ALS/FTSD,目前尚无有效的靶向干预药物。
FUS和TDP-43突变会导致其从细胞核易位到细胞质中并形成异常的胞质聚集体,进而引发神经元细胞死亡。研究表明,在出生后小鼠中敲除FUS蛋白具有良好的安全性,靶向FUS的反义寡核苷酸疗法在部分罕见病例中也显示出了良好的安全性和治疗潜力。PROTACs作为一种新兴的新药研发范式,在靶向“不可成药”和克服耐药性方面展示出了巨大的潜力。因此,开发靶向降解FUS蛋白的PROTACs是一种有前景的策略。
近日,山东师范大学周军教授联合天津医科大学总医院谢松波教授联合和美国基因泰克公司于海洋研究员在Nature Communications期刊上发表了题为DNA nanoflower Oligo-PROTAC for targeted degradation of FUS to treat neurodegenerative diseases的研究论文,研究团队研发了首个特异性靶向FUS蛋白及其突变体的Oligo-PROTAC,能有效清除细胞内因FUS蛋白突变形成的异常胞质聚集体;同时,团队还创新性地构建了基于转铁蛋白受体(Transferrin receptor, TfR)的DNA纳米花递送系统,实现了Oligo-PROTAC的高效装载及跨血脑屏障递送,为FUS突变导致的ALS/FTD疾病治疗带来了新希望,并为其他中枢神经系统的药物研发提供了新思路和工具。
本研究研发了靶向降解ALS/FTD致病蛋白FUS的Oligo-PROTAC和脑部递送系统,克服了药物无法穿透血脑屏障的瓶颈,为ALS/FTD的治疗带来了新希望,并为靶向其他神经退行性疾病致病因子提供了新思路。
山东师范大学博士生葛瑞鑫为该论文的第一作者。山东师范大学周军教授、天津医科大学总医院谢松波教授、美国基因泰克公司于海洋研究员为该论文的共同通讯作者。相关研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。