白內(nèi)障是最常見的致盲原因之一,目前比較公認的機理認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后存在較高的并發(fā)癥發(fā)生率,因此亟待尋找有效的預防與治療白內(nèi)障的藥物。張康博士(北京大學分子醫(yī)學研究所客座教授)及其團隊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鍵限速酶,催化羊毛甾醇(lanosterol)的合成。通過計算機模擬及生化實驗發(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,結果表明僅有野生型LSS的表達可以顯著的防止細胞內(nèi)突變晶體蛋白導致的聚積。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)試驗表明,直接使用羊毛甾醇作為滴眼劑可以顯著恢復晶狀體的透光性(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)障中的作用機理,更將羊毛甾醇溶液作為滴眼劑取代手術成為了可能。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道(http://www.nature.com/nature/journal/v523/n7562/nature14650/metrics)。
作為北京大學分子醫(yī)學研究所(IMM)客座教授,張康教授在眼科疾病、腫瘤及衰老的遺傳機制研究、藥物靶點和干預手段的設計及臨床轉(zhuǎn)化上取得了一系列重要的進展。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目之一,2010年趙凌博士被IMM派往美國加州大學圣地亞哥分校張康教授實驗室進行博士后的學術深造,開展眼科疾病及衰老等相關前沿領域的研究,目前已回到IMM工作。這一合作研究是四川大學、中山大學中山眼科中心及眼科學國家重點實驗室、清華大學、生物膜國家重點實驗室、美國加州大學圣地亞哥分校以及北京大學分子醫(yī)學研究所等多單位密切協(xié)作完成,得到了國家自然科學基金委項目、科技部973和863重大計劃項目的支持。
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