帕金森病,一場(chǎng)幾十年的科學(xué)拉鋸戰(zhàn),終于有了突破。
PINK1,二十年前被發(fā)現(xiàn),早就知道它和帕金森病有關(guān),但科學(xué)家們始終沒(méi)弄清楚它的具體結(jié)構(gòu),更別提它到底是怎么在細(xì)胞里運(yùn)作的?,F(xiàn)在,WEHI研究團(tuán)隊(duì)終于搞清楚了——PINK1如何綁定線粒體,如何被激活,如何發(fā)揮作用。
帕金森病是全球增長(zhǎng)最快的神經(jīng)退行性疾病,不是老年人才得,甚至有10%-20%的患者在50歲前就確診,叫做“年輕型帕金森病”。癥狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)不只是手抖,認(rèn)知障礙、語(yǔ)言障礙、體溫調(diào)節(jié)問(wèn)題、視覺(jué)障礙,全都在里面。
澳大利亞200,000名患者,每年醫(yī)療成本超過(guò)100億澳元。全球范圍,這個(gè)數(shù)字只會(huì)更高。
核心問(wèn)題在哪?線粒體,細(xì)胞的能量工廠,每天數(shù)百萬(wàn)計(jì)的細(xì)胞死亡與更新,線粒體出了問(wèn)題,整個(gè)系統(tǒng)就會(huì)崩塌。而PINK1的作用,就是幫細(xì)胞識(shí)別出那些受損的線粒體,然后啟動(dòng)清理流程。
健康人,PINK1發(fā)現(xiàn)損壞的線粒體,就會(huì)激活一個(gè)小蛋白——泛素(ubiquitin),打個(gè)標(biāo)記,讓細(xì)胞回收這些“Laji”線粒體??稍谂两鹕』颊?,尤其是PINK1基因突變的人身上,這一機(jī)制失靈了,壞掉的線粒體堆積,釋放毒素,最后整個(gè)細(xì)胞死亡。
帕金森病的核心傷害,就發(fā)生在大腦。大腦細(xì)胞能量需求極大,但它不像其他細(xì)胞,死了能迅速補(bǔ)上。壞掉的線粒體不清理,腦細(xì)胞的死亡就不可逆,帕金森病患者的神經(jīng)退行性損傷就是這么來(lái)的。
但過(guò)去幾十年,科學(xué)家們卡在一個(gè)死結(jié)里。PINK1,大家知道它重要,但誰(shuí)也沒(méi)見(jiàn)過(guò)它的完整結(jié)構(gòu),誰(shuí)也不知道它到底是怎么被激活的。換句話說(shuō),想開(kāi)發(fā)針對(duì)PINK1的藥物,就像在黑暗中摸索。
現(xiàn)在,謎團(tuán)解開(kāi)了。WEHI團(tuán)隊(duì)用冷凍電鏡,第一次解析了人類(lèi)PINK1的結(jié)構(gòu),不僅看到了PINK1長(zhǎng)什么樣,還看到了它如何綁定到線粒體上。更重要的是,他們還發(fā)現(xiàn),PINK1在發(fā)揮作用時(shí),有四個(gè)關(guān)鍵步驟,其中前兩個(gè)步驟,過(guò)去從未被觀察到。
具體來(lái)說(shuō),PINK1的工作流是這樣的:
先檢測(cè)線粒體損傷。
然后綁定到損傷線粒體上。
綁定后,它給泛素打上標(biāo)記,告訴細(xì)胞這個(gè)線粒體出問(wèn)題了。
泛素再鏈接到一個(gè)叫Parkin的蛋白,啟動(dòng)線粒體回收。
以往的研究只知道PINK1很重要,但具體過(guò)程一直是個(gè)黑箱?,F(xiàn)在,科學(xué)家終于知道它是怎么一步步工作的,這就打開(kāi)了精準(zhǔn)干預(yù)的大門(mén)。更重要的是,這項(xiàng)研究還直接揭示了帕金森病患者的PINK1突變會(huì)如何影響這一過(guò)程。這一點(diǎn),過(guò)去只能靠推測(cè),現(xiàn)在終于有實(shí)錘證據(jù)了。
直接影響是什么?
藥物研發(fā)有了明確方向。 過(guò)去研究PINK1的藥物,像在盲打,現(xiàn)在有了精準(zhǔn)的靶點(diǎn),可以嘗試“人為開(kāi)關(guān)”P(pán)INK1,讓它恢復(fù)功能。
PINK1不再是“看不見(jiàn)摸不著”的東西。 之前,哪怕知道PINK1突變會(huì)導(dǎo)致帕金森病,但因?yàn)椴恢繮INK1的結(jié)構(gòu),很多藥物研發(fā)只能憑猜。現(xiàn)在,有了完整結(jié)構(gòu),直接針對(duì)它設(shè)計(jì)藥物成了可能。
可能的治療方式也在變化。 過(guò)去只能想辦法減緩帕金森病的癥狀,但如果能恢復(fù)PINK1功能,那就有可能直接阻止帕金森病的進(jìn)展。
當(dāng)然,這只是第一步。雖然知道了PINK1結(jié)構(gòu),但要真正開(kāi)發(fā)出有效藥物,還需要很長(zhǎng)時(shí)間。更別說(shuō),帕金森病并不僅僅是PINK1突變導(dǎo)致的,它的成因復(fù)雜,PINK1只是其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
但這無(wú)疑是一場(chǎng)突破。幾十年的科學(xué)死結(jié),被這樣一個(gè)冷凍電鏡實(shí)驗(yàn)打開(kāi)了,這就是基礎(chǔ)研究的力量。它不一定立刻帶來(lái)藥物,但一旦成功,后續(xù)的進(jìn)展就會(huì)快得多。
我們已經(jīng)看到阿爾茨海默病的研究,經(jīng)歷幾十年低谷后,最近幾年終于迎來(lái)新藥物的突破。帕金森病,正在走同樣的路。