北海道大学药学研究生院特聘教授铃木敏晴（痴呆症高级预防和分析系）、同一大学生命科学研究生院博士课程斋藤（研究时）Haruka、滨松大学医学院小内泰臣教授、日本产业科学研究所生物过程研究部高级研究员羽田纱织滨松光子学株式会社中央研究所所长冢田英夫和肽研究所科学顾问熊谷久美子共同参与研究。研究小组发现，大脑中分泌的肽p3-Alcβ通过激活神经细胞中的线粒体，抑制阿尔茨海默病的致病因素β淀粉样蛋白引起的神经毒性。
当药物试图影响大脑时，它们的通过会受到称为血脑屏障（BBB）的强大屏障的限制。然而，在阿尔茨海默病小鼠模型中，外周给药的 p3-Alcβ 被发现可以穿透血脑屏障，并激活因阿尔茨海默病而活性降低的线粒体。这项研究预计将导致有效且廉价的阿尔茨海默病治疗药物的开发。基于这项研究的结果，我们已经成功开发了一种透皮给药制剂，并正在为临床试验做准备。
这项研究的结果将于 2023 年 3 月 30 日星期四发布
EMBO 分子医学发表在杂志上。
P3-Alcβ 生产机制。 p3-Alcβ由神经膜蛋白Alcadeinβ（Alcβ）分泌，Aβ由神经膜蛋白APP通过裂解酶分泌。
在包括日本在内的发达国家，由于人口迅速老龄化，痴呆症患者数量不断增加已成为一个社会问题。据估计，到 2025 年，大约 700 万 65 岁及以上痴呆症患者中，60-70% 将患有阿尔茨海默病 (AD)。在 AD 患者的大脑中，淀粉样蛋白-β 肽 (Aβ）＊1分泌到细胞外并形成多聚体（寡聚体）。最终，低聚物变成更大的聚集体并沉积在大脑中，导致 AD 的病理模式特征，称为老年斑。对与基因突变相关的家族性 AD 的分析积累了证据，表明 Aβ 寡聚体会损害神经元突触并表现出神经毒性，从而引发 AD 的发作。鉴于此背景，针对Aβ的治疗方法的开发取得了进展，例如Aβ聚集抑制剂和识别Aβ的抗体。
然而，形成的各种Aβ寡聚体通过各种靶蛋白（神经递质受体等）表现出神经毒性，并且AD发病和恶化的机制因个体差异而复杂，因此很难开发出有效的治疗方法。目前正在开发的许多治疗药物都是抗体药物，对特定类型的 Aβ 寡聚物和聚集体表现出高结合亲和力。因此，零星广告*2的多种发病机制，并开发能够应对这种多样性的预防和治疗方法。
Alcadeinβ (Alcβ) 由北海道大学的一个研究小组发现，是一种在神经细胞中特异性表达的膜蛋白，并以与裂解 APP（Aβ 的前体膜蛋白）相同的代谢方式被酶裂解。p3-Alcβ＊3（第 1 页上的图）。与 Aβ 不同，p3-Alcβ 是一种非聚集肽，由脑神经元分泌到脑脊液中。研究小组发现，这种肽在 AD 患者的脑脊液中减少。在本研究中，我们通过使用来自胎儿小鼠大脑和 AD 小鼠模型的原代培养神经元进行实验，验证了 p3-Alcβ 在大脑中的功能。
之前的研究预测，由 Alcadein 家族分子产生的 p3-Alc 通过促进或抑制 Aβ 的神经毒性来参与 AD 的发展。随着衰老，尤其是AD的发病，Alcβ的表达减少，因此代谢物p3-Alcβ的产生也减少。为了研究 p3-Alcβ 对神经元的影响，我们使用了原代培养的源自大脑皮层和海马的小鼠神经元，这些神经元容易受到 Aβ 的损伤。线粒体＊4的活性。结果发现，添加 37 个氨基酸 p3-Alcβ37 可以增加神经元的代谢活动和 ATP 的产生量，ATP 是线粒体产生的能量来源。由于神经元不会通过分裂增殖，因此这些细胞存活信号的增加反映了神经元线粒体的激活。
接下来，为了确定p3-Alcβ的37个氨基酸中的功能位点，我们使用片段化肽来验证功能位点为第9至19位的11个氨基酸（p3-Alcβ9-19）。我们发现 p3-Alcβ9-19 与 37 个氨基酸肽 (p3-Alcβ37) 一样，可显着激活神经元线粒体并保护神经元免受 Aβ 寡聚体造成的损伤。
此外，研究小组重点关注钙离子，以阐明 p3-Alcβ 保护神经细胞免受 Aβ 寡聚物引起的毒性的机制。据报道，Aβ寡聚物会导致过量的钙离子流入细胞，从而引发神经退行性变。分析结果，p3-Alcβ9-19和p3-Alcβ37是由Aβ寡聚物引起的NMDA 型谷氨酸受体＊5的异常激活来抑制过多的钙流入。通过这种新机制，我们发现 p3-Alcβ 可以保护神经元免受 Aβ 毒性。
作用于中枢神经系统（包括大脑）的药物的问题在于，血脑屏障（BBB）限制了血液成分流向中枢神经系统，即使在给药时，也会阻止足够的剂量到达作用部位。然而，在大鼠中外周注射 p3-Alcβ9-19宠物＊6进行大脑图像分析结果表明，大脑中的线粒体活性增加，表明 p3-Alcβ9-19 到达中枢神经系统，并通过穿透 BBB 发挥其功能，即使在外周给药时也是如此。此外，与不产生Aβ（表现出人型神经毒性）的野生型小鼠相比，AD小鼠模型的线粒体活性下降，通过给予p3-Alcβ恢复到野生型水平，这表明p3-Alcβ在个体水平上也可以保护神经功能免受Aβ寡聚体引起的神经毒性（图1）。
图 1。p3-Alcβ 的作用机制。左图：Aβ 寡聚物非生理性地激活 NMDA 型谷氨酸受体并引起异常钙内流，从而诱导线粒体功能障碍和神经元细胞死亡。右：脑肽p3-Alcβ抑制NMDA型谷氨酸受体的异常激活，防止Aβ寡聚体引起的线粒体功能下降，使神经细胞恢复到健康状态。研究小组发现，p3-Alcβ 随着衰老和 AD 的进展而减少。
p3-Alcβ 是一种分泌到脑脊液中的肽，对神经元线粒体激活和 Aβ 毒性具有保护作用。它的数量随着年龄和 AD 的发作而减少。这项研究表明，p3-Alcβ 通过与先前开发的 AD 疗法不同的机制有效对抗 AD。 p3-Alcβ 的使用可能会导致新的有效 AD 治疗方法的开发（图 2）。作者的研究团队目前正在与美国 Passport Technology Company 合作开发微孔设备 (护照系统，请参阅下面的[相关新闻稿]）＊7开发了ALC919，一种p3-Alcβ9-19的透皮制剂，并计划在未来进行临床试验。
图 2 使用 p3-Alcβ 作为 AD 治疗剂。在早期 AD 患者中观察到 p3-Alcβ 减少。通过从出现明显记忆障碍时开始施用p3-Alcβ（透皮药物名称：ALC919），有望有效减缓AD的进展并抑制认知功能障碍。
这项研究得到了 AMED 转化研究战略促进计划（使用大脑定位透皮肽对阿尔茨海默病治疗进行临床前测试）和 AMED 痴呆症研究与开发项目（结合非病变蛋白脑成像和体液生物标志物对早期痴呆症进行分层研究）的支持。北海道大学痴呆症高级预防与分析系是日本Medical Leaf资助的一个捐赠领域。
北海道大学和 PassPort Technology 联合新闻稿“PassPort Technologies 和北海道大学开始使用大脑定位透皮肽治疗阿尔茨海默病的联合研究项目”
公告日期：2019 年 10 月 8 日
网址：https://wwwhokudaiacjp/news/191008_prpdf [PDF:560KB]
论文标题：大脑 p3-Alcβ 肽恢复因阿尔茨海默病淀粉样蛋白 β 肽受损的神经元活力
作者姓名 Saori Hata*1,3，斋藤遥*2，柿内武治4，福本大4，山本茂之4，春日健作5，木村绫乃2，茂木浩一2，阿部琉璃子1，安达俊吾3，木下修一2，吉泽久美子熊谷6，西尾秀树6，齐藤隆7,8，高臣 C Saido7，山本彻9，西村正树10，樽秀则1，总武百合子1，大场宏之4，西山真吾4，原田典宏4，冢田英夫4，池内武5，大内康臣♯11和铃木敏晴♯1（*共同主要作者，1北海道大学药学研究生院2北海道大学生命科学研究生院3米乐m6官方网站4滨松光子有限公司中央研究实验室，5，新泻大学脑研究所，6肽研究所有限公司7RIKEN 脑科学研究中心8名古屋市立大学医学研究生院9香川大学医学院10滋贺医科大学神经难治性疾病研究中心11滨松大学医学院，高级医学教育和研究中心，♯共同通讯作者)
杂志名称EMBO 分子医学（欧洲分子生物学组织科学杂志）
DOI 1015252/emmm202217052
发布日期：2023 年 3 月 30 日星期四（在线发布）