Nomlabofusp：为弗里德赖希共济失调治疗带来新希望的融合蛋白

《The AAPS Journal》：Nomlabofusp, a Fusion Protein of Human Frataxin and a Cell Penetrant Peptide, Delivers Mature and Functional Frataxin into Mitochondria

为解决弗里德赖希共济失调（FRDA）因线粒体蛋白 frataxin（FXN）缺乏导致的疾病问题，研究人员开展了关于融合蛋白 Nomlabofusp 的研究。结果显示 Nomlabofusp 能进入细胞并定位于线粒体，释放成熟且有生物活性的 FXN。这为 FRDA 治疗提供了新方向。

　　弗里德赖希共济失调（Friedreich’s ataxia，FRDA）是一种罕见的、渐进性的、危及生命的遗传性疾病，如同隐藏在人体深处的 “定时炸弹”。它的发病根源是线粒体蛋白 frataxin（FXN）显著缺乏。FXN 就像线粒体这座 “能量工厂” 里的重要 “工人”，参与调节线粒体铁硫簇（Fe-S clusters）的生物合成 ，而铁硫簇又是多种线粒体酶（如顺乌头酸酶、琥珀酸脱氢酶）的关键辅助基团。在 FRDA 患者中，由于 FXN 缺乏，这些酶的功能受损，进而影响线粒体的正常功能和能量产生，导致患者出现神经退行性变、心肌病、脊柱侧凸等一系列令人痛苦的症状，严重影响生活质量。目前，针对 FRDA 的治疗手段十分有限，迫切需要一种有效的治疗方法来改善患者的状况。

在这样的背景下，美国 Larimar Therapeutics, Inc. 的研究人员开展了关于 Nomlabofusp 的研究。Nomlabofusp 是一种新型的基于细胞穿透肽的重组融合蛋白，它被设计用来进入细胞，并将人 FXN 输送到线粒体中，以弥补患者体内 FXN 的不足。相关研究成果发表在《The AAPS Journal》上。

研究人员主要采用了以下几种关键技术方法：首先，利用多种细胞系（如 H9c2、SH-SY5Y、C2C12 和 HEK293 细胞）进行体外实验，通过转导 Nomlabofusp 处理细胞，观察其在细胞内的行为；其次，收集参与 1 期临床试验的 FRDA 患者的颊拭子组织样本，对样本中的 FXN 进行定量分析和免疫沉淀、免疫印迹实验；最后，运用基因表达分析技术，检测患者颊细胞中基因表达的变化。

研究结果如下：

1. 细胞系实验表明 Nomlabofusp 能进入细胞并增加线粒体中 FXN 水平：用 10 μM Nomlabofusp 处理大鼠 H9c2 细胞 3 天，免疫荧光染色显示，人 FXN 不仅进入细胞，还与线粒体标记物 Tomm20 共定位，表明其进入了线粒体。蛋白质免疫印迹（western blot）分析显示，出现了约 14 kDa 的成熟人 FXN 条带，且在细胞的线粒体组分中也检测到该条带，说明 Nomlabofusp 在细胞内被加工成成熟 FXN，并增加了线粒体中 FXN 的水平。在人 SH-SY5Y 细胞中进行类似实验，也得到了相同的结果。此外，在建立的 FXN 敲低的 C2C12 和 HEK293 细胞系中，Nomlabofusp 处理后同样能剂量依赖性地增加成熟人 FXN 的水平，这表明 Nomlabofusp 的作用不受内源性 FXN 水平的影响。
2. FRDA 患者颊细胞中 FXN 水平增加：在一项针对 Nomlabofusp 的 1 期双盲、安慰剂对照多剂量递增（MAD）研究中，对 3 名接受 100 mg Nomlabofusp 皮下注射、每日 1 次、连续 13 天治疗的 FRDA 患者的颊细胞样本进行分析。结果显示，治疗后患者颊细胞中 FXN 水平显著增加，且通过免疫沉淀和 western blot 分析发现，成熟 FXN 信号也明显增强，这表明 Nomlabofusp 在体内也能被加工成成熟 FXN。
3. Nomlabofusp 治疗后 FRDA 患者颊细胞基因表达发生变化：研究人员选取了 243 个基因作为潜在的 FRDA 生物标志物进行研究。通过对患者颊细胞的基因表达分析发现，在 FRDA 患者中，BTG2、EGR1、SOD2 和 XPO6 这四个基因的表达水平低于健康对照者（NHV）。而接受 Nomlabofusp 治疗后，患者颊细胞中这些基因的表达水平向 NHV 的水平靠近，这表明 Nomlabofusp 可能恢复了 FXN 的功能，且这种基因表达的变化在治疗结束后 9 天开始显现，部分在治疗结束后 30 天仍持续存在。

研究结论和讨论部分指出，Nomlabofusp 成功地进入细胞并转运到线粒体中，在那里被加工成与内源性 FXN 无法区分的成熟且有活性的 FXN。在多个细胞系和 FRDA 患者的组织样本中均观察到，Nomlabofusp 处理后线粒体中成熟 FXN 水平增加，同时患者颊细胞中某些基因的表达也发生了变化，这表明其具有药效学活性。这些发现为 Nomlabofusp 作为一种潜在的 FXN 替代疗法用于治疗 FRDA 提供了有力支持，有望通过增加患者体内组织线粒体中的 FXN 浓度，改变 FRDA 的疾病进程，为众多 FRDA 患者带来新的希望。然而，目前仍有一些问题需要进一步研究，例如 Nomlabofusp 治疗 FRDA 的长期效果、最佳给药方案，以及基因表达变化与 FRDA 病理之间的具体关系等，这也为后续研究指明了方向。