白內(nèi)障是最常見的致盲原因之一,目前比較公認(rèn)的機(jī)理認(rèn)為高濃度的晶體蛋白在眼睛晶狀體中的聚積是形成白內(nèi)障的主要原因。外科手術(shù)是白內(nèi)障的唯一有效治療手段,但由于受到醫(yī)療條件的限制及手術(shù)后存在較高的并發(fā)癥發(fā)生率,因此亟待尋找有效的預(yù)防與治療白內(nèi)障的藥物。張康博士(北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所客座教授)及其團(tuán)隊(duì)通過全基因組的外顯子測序,在兩個近親婚配的白內(nèi)障家系中首次發(fā)現(xiàn)并確定了LSS基因是白內(nèi)障致病基因。LSS基因編碼的羊毛甾醇合成酶(Lanosterol synthase)是膽固醇合成途徑中的一個關(guān)鍵限速酶,催化羊毛甾醇(lanosterol)的合成。通過計(jì)算機(jī)模擬及生化實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),LSS的兩個純合突變G588S和W581R破壞了羊毛甾醇合成酶的催化活性,不能合成羊毛甾醇。通過檢測野生型LSS及突變型LSS與晶體蛋白的相互作用,結(jié)果表明僅有野生型LSS的表達(dá)可以顯著的防止細(xì)胞內(nèi)突變晶體蛋白導(dǎo)致的聚積。羊毛甾醇可以由人體內(nèi)自身合成,在晶狀體中廣泛存在。白內(nèi)障動物模型的體外及體內(nèi)試驗(yàn)表明,直接使用羊毛甾醇作為滴眼劑可以顯著恢復(fù)晶狀體的透光性(見圖)。這一研究不僅發(fā)現(xiàn)LSS及其合成產(chǎn)物羊毛甾醇在白內(nèi)障中的作用機(jī)理,更將羊毛甾醇溶液作為滴眼劑取代手術(shù)成為了可能。同時,這一研究成果對于蛋白聚積造成的神經(jīng)退行性病變、糖尿病等老年疾病的預(yù)防和治療也提供了新的思路和策略。
這一成果發(fā)表在Nature雜志(Zhao et al., 2015 (http://www.nature.com/nature/journal/v523/n7562/full/nature14650.html),并在同期Nature上被高度評價(http://www.nature.com/nature/journal/v523/n7562/full/nature14629.html),同時被Nature雜志列為“Nature Hot Topic”文章(http://www.natureasia.com/en/nature/hot-topics/detail/1108)。此外,該研究成果被Science雜志高度評價(http://news.sciencemag.org/health/2015/07/eye-drops-could-dissolve-cataracts),并被多家中外媒體報(bào)道(http://www.nature.com/nature/journal/v523/n7562/nature14650/metrics)。
作為北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所(IMM)客座教授,張康教授在眼科疾病、腫瘤及衰老的遺傳機(jī)制研究、藥物靶點(diǎn)和干預(yù)手段的設(shè)計(jì)及臨床轉(zhuǎn)化上取得了一系列重要的進(jìn)展。這一研究的第一作者趙凌是IMM博士畢業(yè)生。作為IMM和張康教授合作的項(xiàng)目之一,2010年趙凌博士被IMM派往美國加州大學(xué)圣地亞哥分校張康教授實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行博士后的學(xué)術(shù)深造,開展眼科疾病及衰老等相關(guān)前沿領(lǐng)域的研究,目前已回到IMM工作。這一合作研究是四川大學(xué)、中山大學(xué)中山眼科中心及眼科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、清華大學(xué)、生物膜國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、美國加州大學(xué)圣地亞哥分校以及北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所等多單位密切協(xié)作完成,得到了國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目、科技部973和863重大計(jì)劃項(xiàng)目的支持。
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