CEM Liberty Blue多肽合成儀在帕金森研究中的應(yīng)用

  Jody Mason博士在美國JBC上發(fā)表文章，驗證了構(gòu)建抗α-Syn聚集肽抑制劑的方法，而且為潛在的藥物候選分子提供了一種很有前途的肽序列。梅森博士評論道：“使用CEM公司的Liberty Blue做多肽合成實驗，它能夠快速合成研究所需的多肽，節(jié)省了我們大量的成本和時間，我們也愿意嘗試更多的研究，面對更多的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。Liberty Blue是我們實驗室的一個很好的補充，我強烈建議其他研究人員使用這個系統(tǒng)�！�

  帕金森病是神經(jīng)系統(tǒng)的一種漸進(jìn)性疾病，約占所有癡呆癥的15%。多見于老年人，據(jù)國內(nèi)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，我國65歲以上人群患病率大約是1.7%，并隨年齡增長而升高，據(jù)推算，目前國內(nèi)帕金森病患者已經(jīng)超過220萬。

  目前的醫(yī)學(xué)水平對這一病理改變的準(zhǔn)確病因仍不清楚，也沒有一個明確的診斷方法（主要依靠病史、臨床癥狀及體征），目前藥物治療是最主要的治療手段，手術(shù)治療是藥物治療的一種有效補充。應(yīng)用的治療手段雖然不能阻止病情的進(jìn)展，也無法治愈疾病，但能改善癥狀，有效的提高患者的生活質(zhì)量。

  對于這個“老大難”，各大藥廠使出渾身解數(shù)，近幾年，上市了幾款帕金森新藥，像奧匹卡朋（Opicapone）、GOCOVRI （緩釋金剛烷胺）等，但對于這個漸進(jìn)性的疑難病來說，仍未突破既往的作用靶點。迫于研發(fā)難度和資金壓力，全球最大制藥公司輝瑞在2018年年初宣布，將放棄研發(fā)治療阿茨海默癥和帕金森癥的新藥，裁撤時間科學(xué)研究和早期發(fā)展項目約300個相關(guān)職位，足可見研發(fā)帕金森類藥物的困難程度。

  帕金森的病理特征是蛋白質(zhì)團簇的形成，這些蛋白質(zhì)稱為路易體。 α-Syn（一種突觸前神經(jīng)元蛋白質(zhì)）作為路易體的主要成分，與帕金森病有密不可分的聯(lián)系，因此引起了科學(xué)界極大的興趣。 目前的研究表明，α-Syn通過中間可溶的寡聚構(gòu)象(稱為原纖維)來幫助路易體。 而這些原纖維在神經(jīng)元包涵體中沉積，然后通過影響細(xì)胞內(nèi)靶標(biāo)和突觸功能而導(dǎo)致細(xì)胞死亡。

  之前的研究已經(jīng)證明，α-Syn的71-82區(qū)域負(fù)責(zé)整個140 mer蛋白的聚集。但是梅森博士的小組指出，早發(fā)性帕金森病相關(guān)的突變是在該蛋白質(zhì)的另一個片段中發(fā)現(xiàn)的。在觀察到大多數(shù)突變后，發(fā)現(xiàn)該突變位于或非常接近46-53區(qū)域，他們選擇根據(jù)這個肽段檢測一個10聚體，具體而言，他們創(chuàng)建了45-54序列的209952個成員庫，其中包括已知的突變，以及如圖1所示的一系列可選的殘基選擇。然后用多路復(fù)用的細(xì)胞內(nèi)蛋白片段互補分析法(PCA)篩選該多肽庫。在此基礎(chǔ)上，從文庫中篩選出約200個候選基因。隨后，在序列選擇生長條件下進(jìn)行了基于競爭的主成分分析，闡明了生長速率的差異。競爭主成分分析從最初發(fā)現(xiàn)的200個α-Syn結(jié)合劑中獲得了一個最有前途的序列，可以通過測序來確定。

圖1. α-Syn(TOP)的45-54原生型序列被用來建立一個209952個成員肽庫。包括與早發(fā)帕金森病相關(guān)的殘基位置和選項(下劃線和粗體表示部分)。

  從競爭的PCA循環(huán)中鑒定的前導(dǎo)肽候選物能夠與疾病相關(guān)的原生型α-Syn結(jié)合并降低淀粉樣蛋白的形成超過90%。梅森博士然后利用固相多肽合成技術(shù)原生型45-54，α-Syn肽(作為對照)和PCA衍生肽候選物，研究其對140聚體原生型α-Syn結(jié)合的影響。從PCA研究中得到的肽能夠防止原生型α-Syn在1:1化學(xué)計量下聚集，與原子力顯微鏡（圖2）和THT染料結(jié)合試驗一起證實，圓二色性實驗證實幾乎完全預(yù)防了多肽的β折疊二級結(jié)構(gòu)。正如預(yù)期的選擇方法，抑制劑也導(dǎo)致與α-Syn聚集相關(guān)的毒性大幅度降低。因此，該研究不僅驗證了構(gòu)建抗α-Syn聚集肽抑制劑的方法，而且為潛在的藥物候選分子提供了一種很有前途的肽序列。

圖2. 左邊顯示的是α-Syn蛋白形成的毒性淀粉樣纖維的原子力顯微鏡圖像。這些都是在帕金森病患者的大腦中發(fā)現(xiàn)的。右邊是與新衍生肽混合的同一蛋白質(zhì)。多肽結(jié)合在α-Syn蛋白中的粘性部分，幾乎完全阻止了纖維的形成。

  梅森博士在2013年底開始使用CEM的 Liberty Blue™多肽合成儀。該系統(tǒng)使他能夠快速合成研究所需的多肽。相較于之前購買多肽，現(xiàn)在能夠節(jié)省大量的成本和時間，這對他的工作來說是非常有價值的。另一個好處，梅森博士不再關(guān)心是否有足夠的肽材料用于實驗問題，因為現(xiàn)在他可以快速有效地制造更多的肽。梅森博士評論道：“自從有了Liberty Blue，我們愿意嘗試更多的研究，并能面對更多的風(fēng)險挑戰(zhàn)。Liberty Blue是我們實驗室的一個很好的補充，我強烈建議其他研究人員使用這個系統(tǒng)。”

Jody Mason博士發(fā)表的文章：

Intracellular Screening of a Peptide Library to Derive a Potent Peptide Inhibitor of a-Synuclein Aggregation

Journal of Biological Chemistry, 2015, 290 (12), 7426–7435

DOI: 10.1074/jbc.M114.620484