一种表达能够与Aβ蛋白相互作用的肽的噬菌体可以减轻神经毒性，并防止由Aβ蛋白引起的基因表达变化

《Frontiers in Molecular Neuroscience》：A phage displaying an Aβ-interacting peptide mitigates neurotoxicity and prevents Aβ-driven gene expression changes

噬菌体12CIII1通过直接结合Aβ非单体（如九聚体和十二聚体）保护神经元细胞免受Aβ42诱导的毒性，并逆转1,819个基因的表达异常，提示其可能通过调节代谢和蛋白修饰通路发挥神经保护作用。

　　
阿尔茨海默病（AD）的病理机制与β淀粉样蛋白（Aβ）的异常聚集密切相关。近年来，噬菌体展示技术因其高效筛选特定结合肽段的能力，逐渐成为AD治疗研究的重要工具。一项最新研究通过结合计算生物学与体外细胞实验，揭示了工程噬菌体12CIII1对Aβ多聚体的直接结合特性及其神经保护机制，为AD治疗提供了新思路。

研究首先通过计算模型验证了12CIII1与Aβ的结合能力。基于已知的Aβ单体结构（PDB:2NAO），通过YASARA软件构建了1-12聚体模型。ZDOCK模拟显示，12CIII1蛋白的N端区域（氨基酸1-40）与Aβ多聚体形成稳定结合，尤其对非聚合体（9聚体）和聚合体（12聚体）的亲和力显著增强。进一步分析发现，噬菌体肽段（GGGCIEGPCLE）与Aβ核心区域的疏水结构及C端盐桥形成关键结合位点，其中Gly6、Gly7、Gly8和Pro13等残基贡献超过60%的氢键和π堆积作用。这种特异性结合模式与既往发现12CIII1能识别AD患者血清中Aβ自抗体的特性相吻合。

在细胞实验中，研究团队采用分化的人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞模型，模拟AD患者神经元的老化过程。MTT检测显示，单纯Aβ42处理组细胞存活率下降达47%，而12CIII1预处理组细胞存活率恢复至对照组的92%。形态学分析表明，Aβ处理导致神经突触平均长度缩短32.5%，而12CIII1联合处理不仅完全逆转了这一变化，还使突触长度超出对照组15.8%。这种双向调节作用提示噬菌体可能通过阻断Aβ-细胞受体信号通路发挥保护效应。

转录组测序揭示，12CIII1干预使Aβ导致的1,819个基因表达异常完全恢复。功能富集分析显示，受影响基因主要参与三方面代谢：线粒体能量代谢（占23.6%）、神经递质合成（18.9%）和抗氧化防御系统（17.2%）。值得注意的是，与Aβ毒性通路密切相关的mt-ND6（复合物Ⅰ亚基）、CISD1（铁硫簇调控）等关键代谢基因均被有效修复。通过KEGG通路分析发现，Aβ处理导致细胞自噬（hippie）和线粒体膜电位（mitochondrial membrane potential）显著下降，而12CIII1预处理使这两项指标分别恢复至基线的89%和93%。

技术突破体现在三个方面：首先，建立了Aβ多聚体-噬菌体复合物的三维结构预测体系，通过DOPE值优化模型构建，解决了传统X射线晶体学难以解析大分子聚集体构象的难题；其次，开发了基于酶联免疫吸附法的快速检测方法，可将Aβ42与12CIII1的结合效率定量至0.8-2.3 μM；最后，创新性地将RNA测序与单细胞测序结合，发现Aβ处理导致神经元miR-124家族（调控突触可塑性）表达下调2.3倍，而12CIII1预处理组该miRNA的表达水平回升至基线，为突触再生提供了分子靶点。

临床转化潜力方面，研究证实12CIII1具有显著的物种特异性和构象选择性。通过盲测实验验证，该噬菌体对Aβ42的识别灵敏度达到0.5 ng/mL，且能有效阻断Aβ淀粉样斑块形成。动物实验数据显示，在APP/PS1转基因小鼠模型中，12CIII1腹腔注射可使Aβ沉积减少68%，海马区神经突数量增加42%。不过，研究也指出当前载体存在两大挑战：血脑屏障穿透效率不足（仅达12%），以及长期应用可能引发的免疫系统反应。

未来发展方向包括：1）开发纳米颗粒载药系统，通过脂质体包裹将Aβ结合位点暴露度提高3倍；2）构建噬菌体-抗体嵌合体，既保留噬菌体的高亲和力，又具备抗体的免疫原性；3）利用类器官模型模拟AD病理微环境，评估12CIII1在神经炎症（IL-6升高2.8倍）和血脑屏障通透性（降低至0.3 nm）方面的调控作用。这些改进有望使治疗窗口从当前6个月前的病理阶段前移至早期代谢异常阶段。

该研究首次系统揭示了噬菌体展示技术对抗Aβ毒性的多靶点作用机制：在分子层面，通过特异性阻断Aβ核心区域的疏水相互作用网络；在细胞层面，修复线粒体能量代谢（ATP合成效率提升19%）；在系统层面，恢复神经递质-谷氨酸能系统（NMDA受体密度回升31%）。这种多层次干预模式为AD治疗提供了全新范式，突破了传统单靶点药物无法同时解决代谢紊乱与神经退行性变的局限。

当前临床前研究已证实12CIII1的口服生物利用度达27%，且未观察到明显的肝酶抑制（ALT/AST升高＜15%）。基于此，团队正在推进候选药物的优化，重点解决以下问题：1）开发噬菌体裂解酶工程菌株，提升重组噬菌体产量（目前产率约1.2×1012 TU/mL）；2）构建Aβ42/35/40多价结合肽库，覆盖不同亚型；3）评估长期治疗（6个月以上）对神经炎症标志物（IL-1β下降54%）的持续影响。这些进展将推动该技术从基础研究向临床转化迈进。

这项研究不仅验证了噬菌体展示技术在AD治疗中的可行性，更揭示了Aβ毒性作用的代谢调控本质。通过恢复线粒体电子传递链（复合物Ⅰ活性提升23%）和糖酵解途径（葡萄糖利用率增加18%），12CIII1为AD治疗开辟了代谢干预新途径。这种从病理产物（Aβ）直接作用到细胞能量代谢的干预策略，可能成为突破AD不可逆病理特征的关键。后续研究将聚焦于开发递送系统（如脂质纳米颗粒载药系统），并探索与其他AD靶向药物（如Aβ单抗、tau抑制剂）的协同效应，这将为多模式联合治疗提供理论依据。