科隆大学的CECAD衰老研究卓越集群和CEPLAS植物科学卓越集群的研究人员发现了一种有前途的合成植物生物学方法，用于开发治疗人类神经退行性疾病，特别是亨廷顿病的疗法。
他们在《自然衰老》杂志上发表的论文《植物内表达的人类polyq扩展的亨廷顿蛋白片段揭示了预防疾病相关蛋白聚集的机制》中指出，一种来自植物的合成酶——基质加工肽酶(SPP)——减少了人类细胞和线虫线虫亨廷顿病模型中导致病理变化的蛋白质的聚集。
亨廷顿氏病是所谓的多谷氨酰胺(polyQ)疾病之一，是一组由特定蛋白质中谷氨酰胺氨基酸多次重复引起的神经退行性疾病。过多的多q重复序列可导致蛋白质聚集或积聚在有害和破坏性的蛋白质沉积物中，导致细胞功能障碍和死亡。
迄今为止，已在人类中发现了9种多基因障碍。它们都是无法治愈的。其中，亨廷顿舞蹈病是一种遗传性疾病，会导致大脑大面积退化，扰乱思维、行为、情感和运动。
在他们最近的研究中，David Vilchez博士(CECAD)和Ernesto Llamas博士(CEPLAS)采用了一种非常规的方法来寻找治疗像亨廷顿舞蹈症这样的多q疾病的潜在药物。
植物不断受到环境的挑战，但它们无法通过移动来逃避这些条件。然而，植物具有惊人的抗压力能力，使它们能够长寿。不像人类患有由有毒蛋白质聚集或聚集引起的蛋白质病，植物不会经历这些疾病。它们表达数百种含有多q重复序列的蛋白质，但尚未报道这些因素引起的病理。
为了探索植物是如何处理有毒蛋白质聚集的，该研究的第一作者埃内斯托·拉马斯(Ernesto Llamas)博士和他的同事们在植物中引入了有毒突变蛋白亨廷顿蛋白，这种蛋白会导致人类神经元细胞死亡。与动物和人类模型相比，他们发现拟南芥植物主动去除亨廷顿蛋白团块，避免有害影响。
通过合成生物学，科学家们将植物避免聚集的能力转移到人类培养的细胞和亨廷顿病的动物模型中。他们希望利用植物蛋白可以为治疗亨廷顿氏病和其他神经退行性疾病带来新的治疗方法。
“我们很惊讶地看到植物完全健康，即使它们在基因上产生有毒的人类蛋白质。的交货在人类培养细胞、小鼠和线虫等其他研究模型中，突变亨廷顿蛋白的抑制会引起有害影响和疾病症状。”
下一步是发现植物如何避免突变亨廷顿蛋白的有毒聚集。事实上，科学家们发现，叶绿体是植物特有的进行光合作用的细胞器，是植物没有出现有毒蛋白质沉积的原因。Llamas说:“与人类不同，植物有叶绿体，这是一种额外的细胞类型的细胞器，可以提供一个扩展的分子机制，以摆脱有毒的蛋白质聚集体。”
这个多学科研究小组发现，叶绿体植物蛋白SPP是植物不受有问题的人类蛋白影响的原因。在亨廷顿氏病模型(如人类培养细胞和线虫等蠕虫)中产生植物SPP可以减少蛋白质团块和疾病症状。
参与该研究的博士后李铉珠博士表示:“我们很高兴地观察到，即使在症状更严重的衰老后期，受亨廷顿蛋白影响的秀丽隐杆线虫的运动能力也得到了改善。”因此，该结果为测试SPP作为亨廷顿病的潜在治疗方法打开了大门。
Llamas相信植物研究可以为治疗人类疾病做出有意义的贡献。“许多人没有注意到，植物可以在导致蛋白质聚集的可变和极端环境条件下生存。我相信植物分子机制是发现预防人类疾病新药的关键。我们通常会忘记，有些植物可以存活数千年，应该作为衰老研究的模型来研究。”
参与这项研究的另一位博士后Seda Koyuncu博士补充说:“在过去的几年里，我们看到了几种治疗亨廷顿舞蹈症等遗传性疾病的有希望的方法失败了。我们相信，我们的植物合成方法将在该领域取得重大进展。”
“我们想把我们的想法转化为应用。我们的计划是成立一家初创公司，生产植物来源的治疗性蛋白质，并测试它们作为治疗人类神经退行性疾病的潜在疗法。”
这项研究是在科隆大学的CECAD老龄化研究卓越集群和CEPLAS植物科学卓越集群进行的。
