日本开发出能减少大脑内β淀粉样肽的光触媒

生命科学 2018年03月22日

通过触媒反应,阿尔茨海默病治疗又向前迈出一步

在JST战略性创造研究推进事业中,东京大学大学院药学系研究科金井求教授、ERATO金井触媒分子生命项目相马洋平项目组长、东京大学大学院药学系研究科富田泰辅教授等人的研究团队成功开发出了能够通过近红外光的照射而减少小鼠脑内β淀粉样肽(Aβ)凝结体的光触媒。

Aβ凝结体能够通过损伤神经细胞而引起阿尔茨海默病的发生。该病以认知机能的下降为主要症状,它的发病率在近年也有增加趋势。据估计日本国内的患者人数在2025年将达466万人,到2060年将达到600-800万人(出处:关于日本认知症老龄人口的未来预测研究班)。然而,与其他疾病相比,认知症的治疗满意度和药物贡献度均较低。

该研究团队一直致力于通过触媒反应阻碍Aβ凝结体的形成来对阿尔茨海默病进行治疗。他们开发出的触媒能够在光照条件下选择性地对Aβ凝结体进行氧化,从而抑制Aβ的凝聚和对细胞的损伤。这种触媒只跟形成凝结体的Aβ反应,而不与生命活动所必需的生物分子反应。这在减轻副作用方面是非常重要的特性。然而,这种触媒所需的光却是对细胞损伤性大、生物组织穿透性低的短波长的光。这个缺陷很大程度地限制了这种触媒的临床应用。

团队最新开发出的光触媒在有活体细胞存在的情况下依然能够发挥作用,有效地减轻了由Aβ凝结体引起的细胞损伤。并且实现了在组织穿透性高的近红外光的照射下对存在于小鼠皮下的Aβ的氧化(图1)。该成果不仅在阿尔茨海默病的治疗上有效,而且也预示了用触媒反应进行各种末梢性疾病治疗的可能性。这些疾病发病的共通点是有类似于糖尿病的蛋白质的凝结。图2展示了向患有阿尔茨海默病的实验小鼠脑内投用触媒后,在近红外光的照射下,小鼠脑内的Aβ凝结体的量显著地减少到了原来的一半。

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图1.小鼠皮下Aβ的光氧化

先前的短波长光的光触媒对Aβ的氧化率低,而新开发的近红外光的光触媒的氧化率高

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图2. 触媒的投用引起的患有阿尔茨海默病的实验小鼠脑内的Aβ量的变化
向患有阿尔茨海默病的小鼠投用触媒,并进行近红外光照射。经过7次循环试验后,小鼠脑内的Aβ量比没有触媒投用的小鼠有了显著减少。

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图3. 成果概念图 近红外光照射下使小鼠脑内Aβ被氧化的触媒的开发取得成功

今后,团队将对Aβ凝结体的氧化能否改善阿尔茨海默病的特有症状进行检验。同时,团队也计划将触媒向适合口服等具有医药品特性的方向进行改良。此项研究有望使触媒反应被应用于各种难治性疾病的治疗。该成果已于2018年3月15日(美东部时间)发表在《Chem》杂志的网络速报版。

文/客观日本编辑部
图/JST科学技术振兴机构报新闻稿

参考文献(英文):
“Near-Infrared Photoactivatable Oxygenation Catalysts of Amyloid Peptide”[网址]

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