撰文 | Qi

AD藥物開發的主要工作集中在通過疫苗或單克隆抗體介導的免疫療法減少細胞外Aβ和tau蛋白，但很大一部分接受Aβ靶向抗體治療的患者會出現與抗體介導的腦內Fc受體激活相關的腦水腫和微出血。此外，已顯示從神經膠質細胞釋放的促炎介質可增加腦實質中的神經元細胞死亡和突觸消除，從而可能加劇認知能力下降。儘管已經嘗試通過利用具有點突變或不同同種型的抗體來減少FcR介導的炎症，但基本上沒有成功案例，因為炎症副作用的減少伴隨著Aβ功效的降低清除。因此，AD治療的挑戰是開發一種能夠有效消除Aβ而不會引起通常與常規抗體相關的促炎副作用的治療劑。

Efferocytosis（胞葬作用）是指吞噬細胞清除垂死細胞的過程，當吞噬受體識別“吃我”信號時啟動，例如暴露在凋亡細胞表面的磷脂酰絲氨酸（PtdSer）【1, 2】。在許多吞噬受體中，TAM（TYRO3、AXL和MERTK）受體酪氨酸激酶家族需要可溶性介質Gas6或蛋白S（Pros1）來橋接PtdSer和TAM受體之間的相互作用【3, 4】。PtdSer-Gas6-TAM受體相互作用已被證明對於不斷消除各種組織每天產生的凋亡細胞和碎片至關重要。重要的是，與FcR激活相反，Gas6介導的TAM受體激活誘導抗炎信號，這對於維持組織穩態至關重要。那麼是否可以改造Gas6使其能夠特異性識別和吞噬Aβ呢？

近日，來自南韓KAIST的Chan Hyuk Kim團隊在Nature Medicine雜誌上發表了題為 Anti-inflammatory clearance of amyloid-β by a chimeric Gas6 fusion protein 的文章，他們開發了一種由Aβ靶向單克隆抗體的單鏈可變片段與Gas6的截短受體結合結構域融合而成的Aβ吞噬誘導劑——αAβ–Gas6，該融合蛋白通過TAM受體依賴性吞噬作用選擇性地消除Aβ斑塊，而不誘導NF-kB介導的炎症反應或反應性神經膠質增生。此外，αAβ–Gas6還可以通過激活小膠質細胞和星形膠質細胞的吞噬作用來誘導Aβ的協同清除，從而在AD和腦澱粉樣血管病模型小鼠中產生更好的行為結果，顯著減少突觸消除和微出血。總之，他們證明αAβ-Gas6可能是一種新型的AD免疫治療劑，可以克服傳統抗體治療的副作用。

作者首先基於Gas6蛋白和抗Aβ抗體（aducanumab）的結構構建了αAβ-Gas6融合蛋白，並在人小膠質細胞系HMC3中檢測其融合活性，識別 PtdSer的能力在Gas6融合蛋白（構建融合蛋白時替換了能識別PtdSer的N端Gla結構域）中完全消失，使用能在酸性條件下發出亮紅色熒光信號的pH敏感熒光染料pHrodo（充當吞噬內化報告子）結合的寡聚Aβ（oAβ-pHrodo）進行活細胞成像分析顯示，αAβ-Gas6而非天然Gas6處理的細胞表現出顯著增加的熒光信號，說明αAβ-Gas6能直接誘導酸性溶酶體隔室中oAβ的吞噬和降解。

圖1. αAβ-Gas6能直接誘導酸性溶酶體隔室中oAβ的吞噬和降解

基於這一發現，作者想知道αAβ-Gas6是否可以介導原代神經膠質細胞、小膠質細胞和星形膠質細胞的Aβ清除，於是將αAβ-Gas6和oAβ-pHrodo一起添加至原代神經膠質培養基中。結果顯示αAβ-Gas6顯著上調oAβ-pHrodo的攝取並誘導原代細胞中AXL的磷酸化。此外，在比較αAβ-Gas6與aducanumab的吞噬活性時作者發現aducanumab治療能誘導大量的炎性細胞因子，如TNF、IL-6和IL-1β，而只有αAβ-Gas6能顯著增加星形膠質細胞介導的oAβ吞噬作用，但對於小膠質細胞而言，兩者吞噬能力類似，甚至αAβ-Gas6較低。但總體來說，αAβ-Gas6具有強大的吞噬能力並可以規避常規抗體治療所帶來的促炎副作用。

接下來，作者想知道融合蛋白的體內功效。完成對AD小鼠模型腦內遞送後，作者觀察到注入αAβ-Gas6的大腦中Aβ斑塊的數量和總面積顯著減少，且這種清除作用是通過激活星形膠質細胞和小膠質細胞來完成的，需要注意的是，該融合蛋白還能避免傳統抗體引起的微出血表型。在初步看到體內成效後，作者進一步構建了慢病毒表達載體LV-αAβ-Gas6（同樣利用LV-aducanumab作為對照）。與上述蛋白遞送數據一致，LV-αAβ-Gas6的注入能引起Aβ斑塊的數量和總面積均顯著降低。這些小鼠在執行新物體定位和識別行為測試時，LV-αAβ-Gas6組小鼠表現出與WT小鼠相似的辨別指數。此外，從小鼠海馬組織收集的細胞進行的scRNA-seq分析結果顯示LV-aducanumab組中Tnf和Il1b水平顯著上調，相反，在LV-αAβ-Gas6組中被抑制到甚至低於注射LV對照的水平組。

圖2. 星形膠質細胞、小膠質細胞和Aβ斑塊及溶酶體的共染色圖像

總之，這項工作表明雖然aducanumab和αAβ-Gas6可能都可以有效地從AD腦中消除Aβ，但由於Fc與TAM受體的不同參與，它們表現出完全不同的神經膠質反應，因此αAβ-Gas6強烈抑制炎症，克服與基於抗體的治療相關的神經毒性和促炎副作用，因而設計嵌合Gas6融合蛋白的策略有望成為一種新型治療平臺，可廣泛適用於去除各種神經退行性疾病中的毒性聚集體。

原文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41591-022-01926-9

參考文獻

1. Doran, A. C., Yurdagul, A. Jr. & Tabas, I. Efferocytosis in health and disease. Nat. Rev. Immunol. 20, 254–267 (2020).

2. Lemke, G. How macrophages deal with death. Nat. Rev. Immunol. 19, 539–549 (2019).

3. Dransfield, I., Zagorska, A., Lew, E. D., Michail, K. & Lemke, G. Mer receptor tyrosine kinase mediates both tethering and phagocytosis of apoptotic cells. Cell Death Dis. 6, e1646 (2015).

4. Fourgeaud, L. et al. TAM receptors regulate multiple features of microglial physiology. Nature 532, 240–244 (2016).