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徐晓军，浙江大学医学院长聘教授，博士生导师。课题组利用多学科交叉技术手段，从临床有效的中药中发现主要的活性成分，鉴定活性成分的药效靶标，并深入研究中药活性成分的作用机制，开发糖尿病并发症、代谢性脂肪肝、神经退行性疾病等疾病的药物。作为通讯作者在Nature Commun. (2023, 2024), Angew Chem Int Ed Engl.（2024），Cell Rep Med. (2024), Adv Sci. (2024), Cell Metab. (2021), 等杂志发表SCI论文多篇。担任中国生物物理学会代谢生物学分会理事，中国生物化学与分子生物学会代谢分会委员，中国抗癌协会肿瘤代谢专业委员会委员，中国医促会认知障碍病学分会委员，国家自然基金生命科学部、医学部评审专家，教育部“新世纪优秀人才”。2024年2月加入Neuropharmacology and Therapy编委。
帕金森病（Parkinson's disease，PD）是一种进行性神经退行性疾病，其病理特征包括黑质中多巴胺能神经元的丧失以及称为路易体的蛋白质内含物的积聚。研究表明，线粒体功能障碍在PD的发病机制中扮演了重要角色【1,2】。心磷脂（Cardiolipin，CL）是线粒体功能和动力学中的关键磷脂，主要作用包括促进和维持蛋白质-蛋白质及蛋白质-膜的相互作用，以及稳定线粒体呼吸链。CL的异常与多种神经系统疾病相关【3-5】。鉴于CL、线粒体功能以及神经系统疾病之间的关联，迫切需要深入研究调控CL含量的因素。同时，探讨CL含量异常是否直接引发病理变化或仅为下游效应也是至关重要的。那些能够维持线粒体CL含量并保证其正常分布的小分子具有在预防和减轻线粒体损伤方面的潜力。近日，浙江大学医学院/中国药科大学徐晓军团队在Advanced Science杂志上发表了一篇题为Ginsenoside Rg3 Restores Mitochondrial Cardiolipin Homeostasis via GRB2 to Prevent Parkinson's Disease的研究文章。该研究发现，人参皂苷Rg3（Rg3）和富马酸替诺福韦二吡呋酯（TDF）这两种化合物可以靶向生长因子受体结合蛋白2（GRB2），增强GRB2和神经营养型酪氨酸激酶受体1型（TRKA）之间的相互作用，从而调节ERK对嗜生态病毒整合位点1蛋白同源物（EVI1）的磷酸化，进而促进心磷脂合酶1（CRLS1）表达并增强线粒体心磷脂的合成。这些化合物显示出显著的神经保护作用，具有在预防PD方面的巨大潜力。作者首先在PD的体外和体内模型中检测到了线粒体CL水平的降低。此外，在PD细胞模型中，线粒体膜电势受损，以及与线粒体未折叠蛋白反应、线粒体自噬和氧化磷酸化相关的基因表达显著减少。这些发现共同表明，线粒体CL水平的降低与线粒体功能障碍的相互作用在PD的发病机制中扮演着关键角色。接着，作者利用多种线虫模型，从包含400多种天然产物的库中筛选出能够增加心磷脂水平、并具有保护多巴胺能神经元和清除αSyn作用的化合物Rg3。通过限制性蛋白水解小分子图谱分析 (LiP-SMap)，鉴定了Rg3在蛋白质组中的直接靶标，并经过筛选和验证，最终确定了GRB2蛋白。作者还采用了细胞热转移分析（CETSA）、生物层干涉法和Autodock分子对接模拟实验，证明了Rg3与GRB2的直接结合。那么，Rg3通过何种机制影响CL水平和细胞命运呢？作者发现Rg3促进了GRB2和TRKA的最佳结合模式下结合位点数量和亲和力的增加，同时在非变性凝胶电泳中形成了包含GRB2（MW=25 kDa）和TRKA（MW=130 kDa）的高分子量物种（MW=250-300 kDa）。通过RNAi技术敲降维持CL水平的关键酶，研究发现只有敲除CRLS1才能完全消除Rg3的效应。Rg3处理增强了SH-SY5Y细胞中CRLS1的表达，而敲除这些细胞中的GRB2或TRKA则减弱了Rg3诱导的表达。为了进一步阐明CRLS1转录上调的机制，作者使用TRANSFAC的匹配工具预测了相关的转录因子及其结合位点。结果表明，Rg3诱导的EVI1在SH-SY5Y细胞中的核表达促进了CRLS1的表达，并增加了线粒体CL水平，而GRB2或TRKA的敲除减弱了Rg3对EVI1的作用。通过电泳迁移率变化分析（EMSA）和染色质免疫沉淀（ChIP），进一步证实了CRLS1启动子内存在的EVI1结合基序，支持了EVI1作为调控CRLS1表达的特定转录因子的观点。这些结果表明，Rg3通过TRKA-GRB2通路的激活，最终导致EVI1的核转位和CRLS1的转录。此外，通过腺相关病毒敲降Grb2或Crls1的小鼠PD模型中，Rg3对小鼠运动功能和Th+神经元的保护作用被消除。为了进一步验证靶向TRKA-GRB2轴的分子在增强CL表达和改善PD方面的普遍作用，作者采用了表面等离子体共振（SPR）技术来筛选与GRB2结合的化合物。最终，作者选择了TDF进行深入研究，发现TDF能够促进SH-SY5Y细胞中过表达的A53T-αSyn的清除，并增强GRB2和TRKA之间的相互作用。TDF还显著提高了SH-SY5Y细胞中CRLS1的表达，并恢复了由于A53T-αSyn引起的线粒体CL水平降低。此外，GRB2或TRKA的敲除会减弱TDF诱导的效应。在小鼠PD模型中，TDF治疗显著改善了运动能力并减轻了Th+神经元的损失。综上所述，本研究阐明了通过控制CRLS1来维持细胞内CL水平的机制。TRKA-GRB2-EVI1-CRLS1轴在预防PD方面具有关键作用。在这一突破性的发现中，作者识别了两种化合物——Rg3和TDF，它们通过靶向并增强GRB2与TRKA之间的相互作用，进而调节该途径并提升线粒体CL水平。凭借其显著的神经保护作用，这些化合物展示了预防帕金森病的巨大潜力。由于TDF已获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗艾滋病毒和慢性乙型肝炎，作者目前正进行一项临床试验，以评估TDF对帕金森病患者的治疗效果。该临床试验招募了60名帕金森病患者，于2023年12月至2024年12月在浙江大学医学院附属第四医院进行。符合条件的患者以1:1的比例随机分配到对照组或观察组。对照组接受常规药物治疗，而观察组除了接受常规药物治疗外，还接受TDF治疗。浙江大学医学院/中国药科大学徐晓军教授，中国药科大学李萍教授，浙江大学医学院杨巍教授为该论文的共同通讯作者，中国药科大学特聘副研究员祁励丰荣，中国药科大学博士生刘帅，浙江大学医学院方秋园博士为该论文的共同第一作者。浙江大学叶存奇研究员对心磷脂脂质组学分析作出重要贡献。北京大学崔庆华教授、北京中医药大学华茜教授、国家蛋白质科学中心彭超博士、吴萍博士、荷兰神经科学研究所单凌博士为该论文提供了大力支持。
原文链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202403058
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