朊病毒可能产生耐药性:对疯牛病、阿尔茨海默病和帕金森病的影响

几十年来,扭曲成异常形状的蛋白质团块导致了困扰生物学家的朊病毒疾病。新的报告不断带来惊喜,导致疯牛病和其他朊病毒疾病的简单蛋白质团簇,可能在没有DNA或RNA帮助的情况下,改变自身形态以逃避[...]

加入我们的科学爱好者社区!

本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


几十年来,扭曲成异常形状的蛋白质团块导致了困扰生物学家的朊病毒疾病。新的报告不断带来惊喜,导致疯牛病和其他朊病毒疾病的简单蛋白质团簇,可能在没有DNA或RNA帮助的情况下,改变自身形态以逃避针对其根除的药物的攻击。朊病毒的耐药性可能与癌症和艾滋病毒中的耐药性惊人地相似,并且可能对阿尔茨海默病和帕金森病(同样以蛋白质错误折叠为特征的神经退行性疾病)的药物开发产生影响。

朊病毒疾病包括非人类物种中的羊瘙痒症、慢性消耗性疾病和牛海绵状脑病(疯牛病),以及人类中的克雅氏病和致死性失眠症。它们的特殊之处在于,它们可以自发产生,也可以由基因突变引起,或者在某些情况下,通过感染传播。值得注意的是,传染性病原体不是微生物或病毒,而是朊病毒本身,这是一种不含遗传物质的蛋白质团块。

当一种正常产生的蛋白质(称为朊病毒蛋白)错误地折叠成稳定、粘稠且可能具有毒性的形状时,就会产生有害的病原体。当错误折叠的蛋白质接触其他朊病毒蛋白分子时,它们也会被破坏并开始相互结合。在随后的连锁反应中,朊病毒生长、分解和扩散;在神经系统内,它们无情地破坏神经元,最终,并且必然会导致死亡。


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过 订阅来支持我们屡获殊荣的新闻报道。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造当今世界的发现和思想的有影响力的故事的未来。


10月13日《美国国家科学院院刊》上令人惊讶的发现表明,这些非生命蛋白质在受到药物攻击时会经历一种达尔文式的选择。在他们的报告中,加州大学旧金山分校斯坦利·普鲁西纳实验室的David Berry、Kurt Giles及其同事证明,为减缓朊病毒的繁殖而开发的实验性药物最终会选择出耐药的朊病毒株。在形成朊病毒时,蛋白质可以折叠成略有不同的三维结构,称为菌株,这会影响它们引起疾病的能力。

在实验中,使用的药物IND24和IND81通过延迟朊病毒的繁殖,明显延长了感染朊病毒的小鼠的存活时间。然而,随着时间的推移,耐药的朊病毒会占据上风,疾病会迅速发展,就像化疗后出现耐药癌细胞一样。令人惊讶的是,当将耐药的朊病毒转移到未治疗的小鼠体内时,新宿主中的朊病毒可以恢复到以前的药物敏感状态。

乍一看,这些发现似乎对治愈的前景令人沮丧——目前还没有药物被批准用于临床,尽管有许多候选药物正在开发中。然而,知识就是力量,对病理蛋白中的菌株选择的理解对治疗方法的开发具有关键意义。

为了阻止耐药菌株,可能需要多种具有不同抗朊病毒活性的药物。另一种治疗选择可能是最大限度地减少对细胞的损害。随着朊病毒的积累,受压细胞会尝试通过暂时关闭蛋白质合成来保护自己。如果关闭时间延长,正常细胞代谢所需的关键蛋白质会变得非常稀缺,细胞会发生故障并死亡。最近,Julie Moreno、Giovanna Mallucci及其同事在《科学转化医学》上报道称,一种可以恢复蛋白质合成的实验性药物可以阻止神经退行性变,并延缓小鼠模型中朊病毒疾病的发病。从概念上讲,这种策略——即使在朊病毒繁殖的情况下也保护神经元——显然具有治疗潜力,但最终,真正能改变疾病进程的治疗方法必须消除朊病毒的危害。要做到这一点,就需要更深入地了解这些非凡的病原体如九头蛇般的特性。

从这些研究中学到的东西也可能为其他疾病的治疗途径提供启发。常见的、非传染性的神经退行性疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病、亨廷顿病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)都涉及神经系统中特定蛋白质的错误折叠和聚集,并且在某些情况下,像朊病毒一样,有罪的蛋白质可能会错误地折叠成结构不同的菌株。试图全面了解由错误折叠的蛋白质引起的疾病的调查人员,可能会通过注意这些最初的迹象来帮助确保最终治疗的有效性,因为一种新型的耐药性可能会破坏药物开发人员的最佳努力。

 

© . All rights reserved.