众所周知,APOE4是阿尔茨海默病的最强遗传因素。
去年年底的一项研究发现,在全球范围内,APOE4在东亚人群中与阿尔茨海默病的关系最强,与基因型为APOE3/3的东亚人相比,基因型为APOE4/4的东亚人患阿尔茨海默病的风险增加超过26倍[1]。
然而,在APOE4与阿尔茨海默病风险增加的背后,到底是APOE4本身就有害,才增加了阿尔茨海默病的风险;还是因为第112和158位两个氨基酸变异,导致APOE4的功能不如APOE3,进而增加阿尔茨海默病的风险呢?
让人疑惑的是,虽然大部分基于AD小鼠模型的研究支持第一种假说,但是也有支持第二种假说的研究成果。要知道,这两种不同的假说,对应着不同的潜在治疗方案。是第一种的话就得抑制APOE4,是第二种的话就得加强APOE4的表达。
靠谱的结论还得从人体里找。
前不久,由斯坦福大学Michael D. Greicius领衔的研究团队,在著名期刊Neuron发表一项重要研究成果[2],以人体数据明确了APOE4与阿尔茨海默病之间的关系。
他们从近6万人的基因组数据库中,找到了7个携带APOE功能缺失突变的受试者,通过分析这7名受试者的健康状况,体内tau病理和Aβ病理的情况,他们发现APOE4是通过异常功能的获得驱动阿尔茨海默病,并支持将APOE4的沉默/敲除作为一种可行的治疗方案。
实际上,无论研究哪个基因的功能,基于人体的证据才是最靠谱的。
然而,在人群中,APOE的功能缺失变异非常罕见,因此相关基因的功能一直缺乏人体证据。在Greicius启动这个研究之前,只有十年前,有一篇病例报告研究报道了一名携带APOE功能缺失变异受试者的情况[3]。遗憾的是,这个报道无法说明APOE功能缺失对阿尔茨海默病究竟是有利还是有害。
为了搞清楚APOE功能缺失变异与阿尔茨海默病之间的关系,Greicius团队在阿尔茨海默病测序项目(ADSP)全外显子组测序数据库(36361人)和全基因组测序数据库(20503人)中,搜索了导致APOE功能缺失的单核苷酸变异(SNV)和结构变异(SV)。
结果在上述两个数据库中,他们只筛选到了6名携带APOE功能缺失变异SNV的受试者(受试者1-6),和1名携带APOE功能缺失变异SV的受试者(受试者7)。这7名受试者的特征,以及他们所携带变异的特征如下图所示。
接下来,我就逐一简单地介绍下这7名受试者的情况。
1号受试者是一名男性,死亡年龄是90岁,他的基因型是APOE3/4,其中APOE4上出现了导致功能缺失的SNV。简单来说,1号受试者体内的APOE4失能了,只剩下APOE3发挥作用。值得注意的是,他体内有比较严重的tau病理特征(Braak IV期),但大脑中没有明显的Aβ病理。Greicius团队认为,1号受试者实属APOE3/4群体中的异类。这个结果也暗示,APOE4的缺失保护了1号受试者。
2号受试者也是名男性,最后一次随访时是79岁且认知正常,他的基因型也是APOE3/4,且APOE4上出现了跟1号受试者一样的SNV,导致APOE4失能。他在76岁时接受了腰椎穿刺,结果显示他的tau和Aβ水平正常。考虑到APOE3/4群体中三分之二的人在75岁时脑脊液Aβ水平异常,还有很多人出现轻度认知障碍或阿尔茨海默病。Greicius团队认为,APOE4的缺失也保护了2号受试者。
受试者3和5都是女性,她俩的基因型都是APOE3/3,其中一个APOE3等位基因上有功能缺失的SNV,它俩最后一次随访的年龄分别是88岁和82岁,也没有确诊阿尔茨海默病。受试者4虽然基因型是APOE3/4,但由于信息不全,不清楚是哪个等位基因出现了导致功能缺失的SNV,她在71岁的时候也没有确诊阿尔茨海默病。
受试者6是一名基因型为APOE3/3的男性,他77岁时去世。尸检证实他患有帕金森病,有tau病理和神经纤维缠结,但没有Aβ病理。
受试者7是一名基因型为APOE3/4的女性,她在87岁时去世,她的基因检测结果显示等位基因APOE3发生功能缺失的结构变异。也就是说,这名受试者的APOE3失能,APOE4正常。此外,受试者7在75岁出现阿尔茨海默病相关症状,在79岁时确诊了阿尔茨海默病。
需要注意的是,Greicius团队分析了受试者7同种族人群的阿尔茨海默病发病时间,发现这个群体APOE4/4亚群平均发病年龄为69.73岁,而受试者7的发病年龄较晚。因此,Greicius团队认为,与APOE4/4相比,APOE4/-风险要小。
总的来说,从上述数据不难看出,Greicius团队的这项首个基于人体的研究结果,是支持前面提及的第一种假说的,即APOE4本身就有害,或者APOE4是通过功能增益促进阿尔茨海默病。
因为,如果是前面提及的第二种情况的话,APOE4的失能,只会进一步加剧阿尔茨海默病的进展。然而,实际情况是APOE4失能的受试者不仅认知正常,而且特别长寿。
此外,Greicius团队还注意到,APOE的失能没有导致高胆固醇血症,这也说明抑制或者让APOE4失活,人体是可耐受的。因此,未来沉默APOE4或许是治疗阿尔茨海默病的新方向。
巧的是,几乎在同一时间,由麻省大学医学院RNA治疗研究所Anastasia Khvorova和Chantal M. Ferguson领衔的研究团队,在著名期刊Alzheimer's & Dementia上发表了一项研究成果[4]。他们基于阿尔茨海默病小鼠模型的研究发现,用小干扰RNA(siRNA)调节APOE的表达,可以改善阿尔茨海默病的病理。这个研究再次强调,沉默APOE治疗阿尔茨海默病或许是可行的。
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