KDM4D

组蛋白赖氨酸去甲基化酶 (KDM) 被发现已有二十年。近期，这篇Cell 综述总结了 KDM 领域的关键进展。１.　背景介绍在真核细胞中，DNA 缠绕组蛋白形成核小体，并压缩成染色质结构。每个核小体由组蛋白 H2A、H2B、H3 和 H4 的两个拷贝组成，并被 146 个 DNA 碱基对包裹。核小体结构高度动态，能够解开并暴露其周围的 DNA，同时严格调控其通道。此外，组蛋白的翻译后化学改变可以改变 DNA-组蛋白、和组蛋白-组蛋白相互作用，或改变染色质的组织和压缩，从而为组蛋白引入一定程度的可塑性，影响众多DNA 的进程。组蛋白具有多种与转录、复制、基因组稳定性和修复等核过程相关的化学修饰。赖氨酸甲基化就是一种高度保守的翻译后修饰 (PTM)，它会影响组蛋白及其尾部。2000 年，在人类和小鼠中发现了第一个保守的组蛋白赖氨酸甲基转移酶 (KMT)，该酶可对组蛋白 3 赖氨酸 9 三甲基化 (H3K9me3) 进行修饰，即 SUV39H1 (KMT1A)（图 1）。此后，在过去 25 年中，又发现了许多其他 KMT。图 1 KMT 发现时间表。此前，关于组蛋白甲基化是否可逆存在巨大的争论。20 世纪 70 年代的初步研究表明，组蛋白甲基化是静态的，因为大部分组蛋白和甲基化组蛋白（赖氨酸和精氨酸）的周转率相当。然而，同年的独立研究发现组蛋白甲基化的周转率较低，这表明组蛋白甲基化可能是可逆的。尽管如此，组蛋白甲基化不可逆的观点占据主导地位。施扬院士团队于 2004 年发表的一项开创性发现提供了赖氨酸脱甲基酶 1A (LSD1/KDM1A) 进行酶促去甲基化的直接证据（ 图 1，PMID－15620353）。LSD1/KDM1A 含有黄素腺嘌呤二核苷酸依赖性 (FAD) 胺氧化酶结构域，能够对组蛋白 H3K4me1/2 进行去甲基化（ 图 2和3）。最终导致了 2006 年发现含有 Jumonji-C 结构域 (JmjC) 的 KDM 超家族（ 图 1）。该酶家族利用 Fe(II)、O2和 α-酮戊二酸 (α-KG)，与 LSD1 不同，这可以进行三去甲基化（ 图 2 ）。图2. KDM 家族活性及相关组蛋白赖氨酸底物示意图 图3. KDM 酶结构域２.　KDM 酶分类目前已知的 KDM 有两类：(1) FAD 依赖性胺氧化酶，(2)含 JmjC 结构域的酶（ 图 2 和图 3 ）。２.１FAD 依赖性胺氧化酶：LSD/KDM1LSD1/KDM1A是第一个被鉴定的组蛋白去甲基化酶，属于 FAD 依赖性胺氧化酶超家族（ 图 2 ）。LSD1 包含 3 个主要结构域：(1) N 端 swi3p/Rsc8p/Moira（SWIRM，小 α 螺旋结构域），对蛋白质-蛋白质相互作用至关重要；(2) C 端胺氧化酶样结构域 (AOD)，与 FAD 依赖性氧化酶具有 20% 的序列相似性；以及 (3) Tower 结构域，处于 AOD 之间（ 图 3 ）。LSD1 特异性催化单甲基化和二甲基化 H3K4 的去甲基化，但不催化三甲基化 H3K4 的去甲基化（ 图 2 ）。LSD1 在被确认为去甲基化酶之前，曾在多种辅阻遏物复合物中被发现。在 CtBP复合物中鉴定出 LSD1 后，施扬院士实验室首次证明 LSD1 特异性催化单甲基化和二甲基化（但不催化三甲基化）组蛋白 3 赖氨酸 4 (H3K4me1 和 H3K4me2) 的去甲基化（ 图 2）。随后，研究强调了辅阻遏物复合物中相关蛋白对 LSD1 活性和功能的重要性（ 图 4）。图 4 KDM 相互作用图。LSD2/KDM1B（AOF1）是 FAD 依赖性 AOD 脱甲基酶蛋白家族的第二个成员，与 LSD1 的序列相似性不到 31%。然而，除了催化 AOD 之外，这两种酶都含有负责蛋白质相互作用的 SWIRM 结构域。从结构上讲，KDM1B 和 KDM1A 的 AOD 中含有保守的组氨酸残基，这是其脱甲基酶活性所必需的。区别是 KDM1B 不包含 Tower 结构域，但包含 N 端锌指 (ZF-CW) 结构域。ZF-CW 和 SWIRM 结构域对于 KDM1B 的脱甲基酶活性都至关重要，而 KDM1A 只需要 AOD（ 图 3 ）。２.２JmjC 酶家族LSD1/KDM1A 的发现的一个重要理解是利用氧化作用生成羰基，从而释放甲醛，从而引起去甲基化（ 图 2 ）。多个研究小组推测，此类反应可能发生在赖氨酸残基上，而与甲基化程度无关。在发现 KDM1A 后不久，人们发现了一个独立的、进化上保守的酶家族，该家族能够去甲基化甲基化组蛋白（ 图 1）。该酶家族含有 JmjC 结构域，负责甲基化赖氨酸的氧化和去甲基化。JmjC 酶不需要像 KDM1A 那样的质子化氮，因此可以去除所有甲基化水平（me1-3）。 JmjC 结构域利用三种关键辅助因子——分子氧、Fe(II) 和 α-KG——对赖氨酸残基的氧化催化去甲基化至关重要。２.３含 JmjC 结构域的酶亚家族JmjC 主要分为两类：仅包含 JmjC 结构域的家族和包含 JmjN-JmjC 结构域的家族。含 JmjC 结构域第一个被发现的 JmjC KDM 是哺乳动物 KDM2 亚家族。KDM2A 和 KDM2B 含有催化 JmjC 结构域、锌指 (ZF-CXXC) DNA 结合结构域、植物同源结构域 (PHD) 指和一个 F 盒结构域，随后是几个富含亮氨酸的重复序列 (LRR)（ 图 3）。KDM2 最初被描述为 E3 泛素连接酶，因为它们的结构包含 Skp1 结合 F 盒，随后是 LRR（FBXL），因此它们的别名是 FBXL10 (KDM2B) 和 FBXL11 (KDM2A)。KDM2A 优先去甲基化 H3K36me1/2，而 KDM2B 则去甲基化 H3K36me2，并进一步报道其对 H3K4me34445和 H3K79 残基具有活性。KDM2 ZF-CXXC 结合域可识别并结合未甲基化的 CpG 岛 (CGI)，这些 CGI 约占哺乳动物基因启动子的 2/3。KDM2A 特异性结合核小体之间的核小体外连接体 CpG 位点，并含有异染色质蛋白 1 (HP1) 结合基序，该基序通过 HP1 相互作用将 KDM2 家族与 H3K9me3 结合连接起来。在哺乳动物中，KDM3 家族由 3 个成员组成：KDM3A、KDM3B 和 KDM3C，都需要 ZF-CXXC 和 JmjC 结构域进行 H3K9me1/2 去甲基化。这些 H3K9 甲基化状态与基因调控、染色质定位、基因组组织和稳定性相关。另一个含有 JmjC 的亚家族是负责 H3K27me2/3 去甲基化的 KDM6 酶。该家族有三个成员。KDM6A 包含一个 JmjC 结构域和 6 个三十四肽重复 (TPR) 结构域，负责蛋白质-蛋白质相互作用。KDM6A 与其他家族成员的不同之处在于，它的活性更多地依赖于 O2浓度。然而，它与典型的缺氧诱导因子 1α (HIF-1α) 反应无关。与 KDM6A 和 KDM6C 不同，KDM6B含有 JmjC 结构域，但缺少 TPR 结构域。KDM6C 含有 TPR 结构域。KDM6C 最初被认为缺乏去甲基化酶活性；然而，由于 JmjC 结构域的细微序列多样性，观察到了极低的去甲基化酶活性。最新发现的含 JmjC 的亚家族是 KDM7 酶，它也含有 PHD 结构域。在人类中，这组酶包括 KDM7A/KIAA1718、PHF2 和 PHF8。已知这三种酶通过其 PHD 结合 H3K4me3，并且似乎可以去甲基化 H3K9/27me1/2 和 H4K20me1。结构研究揭示了两种相关去甲基化酶 PHF8 和 KIAA1718 选择性去甲基化 K9me 而非 K27me 的机制。该亚家族迄今为止研究最少，需要进一步研究。含有 JmjN-C 结构域KDM4 亚家族是第一个发现的能够对组蛋白上的三甲基赖氨酸进行去甲基化的含有 JmjN 和 JmjC 的去甲基酶。JmjN 结构域对于酶活性至关重要，但其本身没有催化活性。单独的 JmjC 结构域也不具有此类 KDM 的活性，这表明相邻的 JmjN 结构域具有独特作用。该家族成员具有不同程度的去甲基化酶活性，这意味着去甲基化的位点和程度不同。具体而言，KDM4A/C 似乎优先对 H3K9me3/2 和 H3K36me3/2 进行去甲基化，而 KDM4B 对 H3K9me3 的去甲基化最有效，一些报道表明 H3K36me3 去甲基化也发挥了作用。KDM4D 的限制性更强，因为它似乎只能去除 H3K9me3/2。X 射线晶体学研究发现了甲基结合口袋中影响去甲基化位点和程度的特定氨基酸。例如，当使 KDM4A JmjC 氨基酸与 KDM4D 匹配时，KDM4A 和 KDM4D 之间的去甲基化程度相当。除了 KDM4 可以去除 H3K9me3 和 H3K36me3 之外，最近的一项研究发现，KDM4A–C（而不是 D）可以将 H3K14me3 去甲基化为 H3K14me2。KDM4A-C 含有DTD 和两个 PHD 结构域，而 KDM4D 是一种更短的蛋白质，仅含有 JmjN-C 结构域。KDM4A-C 中的 DTD 和 PHD 结构域对于底物识别很重要，但并非酶活性所必需的。然而，这些结构域似乎对于将酶靶向到特定的赖氨酸甲基化状态和基因组位置至关重要。例如，KDM4A DTD 识别 H3K4me3 和 H4K20me2/3 残基，研究表明，DTD 的适度改变会影响 H3K4 与 H4K20 甲基化结合。还有另外两个 KDM4 家族成员 KDM4E 和 KDM4F，它们被认为是假基因。然而，KDM4E 具有酶活性。因此，需要更深入的评估。另一个含有 JmjN-C 的亚家族是 KDM5 酶，其对 H3K4me3/2 去甲基化具有特异性。哺乳动物中有四种不同的 KDM5 成员：KDM5AB/C/D。所有成员都包含相似的结构域，包括 JmjN、JmjC、ARID 和 ZF-C5HC2 结构域，以及两个 (KDM5C/D) 或三个 (KDM5A/B) PHD 结构域。在过去的 20 年中，已发现约 20 种 KDM。然而，必须注意的是，组蛋白中还存在许多其他甲基化的赖氨酸，但尚未发现相关的去甲基化酶。例如，H3K79 甲基化是一种进化上保守的组蛋白修饰。３.　相互作用蛋白和复合物：在基因调控中的作用尽管许多 KDM 在体外作为单一实体具有催化活性，但KDM 会结合辅因子并与蛋白质复合物相互作用，从而进一步影响其活性、靶向性和功能（ 图 4 ）。增强子的调控增强子是刺激附近或远处基因表达的顺式调控元件。它们具有不同的赖氨酸甲基化状态（即特定的赖氨酸残基和甲基化程度），这些状态与增强子功能的激活或抑制有关，这表明 KDM 在其调控中发挥着重要作用。尽管 H3K4me1 是公认的启动和活性增强子的 H3K4 标记，但H3K4me3 与增强子的过度活跃状态有关，并受 RACK7/KDM5C 复合物的负向调控。此外，通过改善甲基化程度来控制抑制性染色质结构域的程度也可能显著影响增强子功能，并在 KDM 的转录调控中添加一个关键层。H3K4me3 和 H3K27me3 在转录基因调控中具有相互作用。事实上，在混合谱系白血病 (MLL) 中，KDM6A 与 H3K4 甲基化蛋白相关。在胰腺肿瘤中，KDM6A的缺失导致 MLL3/MLL4(KMT2C/D) 结合中断，尤其是在超级增强子处，从而激活MYC和RUNX3等致癌基因。图 5 KDMs 的核和细胞质功能总结。KDM 相互作用蛋白和转录调控LSD1/KDM1A 与多种阻遏物复合物（如 CoREST 和 NuRD）结合（ 图 4 和5）。研究表明，LSD1 与转录因子（如 SNAI1、SCRT1、GFI1 和 GFI1B）中 Snail/Gfi-1 (SNAG) 结构域的 N 端序列具有高亲和力结合（ 图 4）。SNAG 结构域对组蛋白 H3 尾部的分子模拟促进了与 LSD1 的相互作用，而 CoREST 增强了该复合物与核小体的相互作用。CoREST/LSD1 复合物的另一个成员是 BHC80，它对于维持 LSD1 介导的去甲基化至关重要（ 图 4）。与 LSD1 一样，LSD2 也具有可促进功能的相互作用伙伴（ 图 4 ）。例如，LSD2 与 NPAC（一种细胞因子样核因子，GLYR1 或 NP60）相互作用，NPAC 是一种多结构域蛋白，包含 N 端 Pro-Trp-Trp-Pro (PWWP) 结构域和保守的 C 端脱氢酶结构域（ 图 4 ）。多项研究表明，LSD2 和 NPAC 都位于标记活跃转录基因体的 H3K36me3 富含区域内，并且它们的相互作用是 LSD2 介导核小体底物去甲基化所必需的。LSD2 主要结合转录活性基因的基因内区域，通过去除基因内 H3K4me1/2 在转录延伸中起关键作用。这些相互作用通常协调复合物的募集和赖氨酸残基的去除，以充分发挥其活性并促进其他残基的正确修饰。然而，有时并不需要酶的去甲基化酶活性来发挥这些作用，例如在 KDM6/SWI/SNF 和 PRC2/JARID2 相互作用中，其功能的重点在于募集能力，而不是酶活性。未来，尤其需要思考如何靶向复合物或其与单个蛋白质之间的相互作用界面，以便在疾病背景下利用 KDM。４．　细胞核和细胞质的作用除了在调控转录方面的“经典作用”外，KDM 还发挥着多种非经典细胞作用。例如，KDM 通过组蛋白和非组蛋白控制影响细胞周期和逆转录 (RT)。此外，许多 KDM 通过转录依赖性和非转录依赖性机制参与 DNA 损伤修复 (DDR)（ 图 5 ）。该领域的主要焦点是 KDM 在细胞核内发挥作用。然而，越来越多的证据表明 KDM 能够对细胞质内的细胞机制产生重大影响，例如蛋白质翻译和降解（后文讨论）。细胞周期控制：转录依赖性细胞分裂和相关的细胞周期控制受到保守机制的严格调控，包括组蛋白甲基化。例如，早期研究发现 KDM2B 在以去甲基化酶依赖性方式抑制细胞周期进程中起着关键作用。研究表明，KDM2B 会负向调节转录因子 c-Jun 的表达。KDM2B 的敲除会导致异常的细胞周期进程，这与 c-Jun 依赖性转录增强有关。相关研究表明，KDM2B 抑制核糖体 RNA (rRNA) 基因的转录，而这取决于 KDM2B 的催化活性（ 图 5）。在分化过程中，KDM5A 与 Rb 相关转录因子 E2F4 协同抑制这些靶标，共同作用减缓细胞周期进程。进一步研究发现，LSD1 的敲除会增加 LSD1-E2F1 靶基因处的 H3K9me2，从而抑制其转录并引发 G1/S 停滞。虽然基因座处的 H3K4me2 没有变化，但 H3K4me2 读取器 PHF8 的共同消耗挽救了这些效应。细胞周期控制：独立于转录虽然 KDMs 领域主要关注的是其转录影响，但它们在细胞周期中也发挥着多种独立于转录调控的作用。例如，LSD1 过表达会增加 Rb 的磷酸化，进而增加 E2F 的转录活性，促进细胞周期进程。LSD1 还通过其 Lys442 残基的去甲基化，促进 RB 调节剂肌球蛋白磷酸酶靶亚基 1 (MYPT1)的不稳定，从而增加 MYPT1 的周转率。因此，KDM1A 可以在基因水平或直接蛋白质调控水平上影响 Rb-E2F 基因网络。总的来说，在整个基因组中调节适当的组蛋白修饰及其甲基化程度以维持适当的 DNA 复制的重要性。DDR：转录依赖性KDM 还可以通过直接转录调控影响 DDR（DNA 损伤修复，DNA damage repair）。例如，最近的一项研究表明，H3K27me3 去甲基酶 KDM6A/B 直接调节 DDR 相关基因的表达。KDM6 酶受基因毒性应激调控，而 KDM6 缺乏则通过功能丧失的癌症相关突变来损害 DNA 双链断裂 (DSB) 修复。H3K9 甲基化也可以抑制 DDR 基因的表达，KDM3A 通过去除 H3K9me2/1 并募集转录因子 c-Myc 来激活 DDR 基因的表达。H3K9 去甲基酶 PHF2 也是 DSB 修复的调节器，因为 PHF2 催化活性的消耗或抑制会抑制BRCA1和CtIP这两个对 DDR 至关重要的基因的表达（ 图 5）。DDR：独立于转录DDR 涉及由外部或内部应激源引起的 DNA 损伤的检测、信号传导和修复，并且在整个细胞周期中受到 KDM 的高度调控（ 图 5 ）。 例如，清除 H3K4 甲基化对于正确的 DNA 修复至关重要，例如非同源末端连接 (NHEJ)。此外，H3K4 去甲基化酶 KDM1A/LSD1 被募集到 DSB 位点，从而募集 DDR 蛋白 53BP1。敲除 LSD1 会抑制 53BP1 和 BRCA1 复合物的形成。KDM5A/B 去除 H3K4me3 对于正确的 DSB 修复至关重要。KDM5A/B 会在 DNA 损伤位点聚集并去甲基化 H3K4me3 标记。这种去甲基化是募集染色质重塑蛋白 ZMYND8 和 NuRD 复合物以及 DDR 蛋白 Ku70 和 BRCA1 所必需的，以促进有效的 DNA 修复。虽然 KDM4A 会抑制 DDR，但其他去甲基化酶的存在对于充分的 NHEJ 和同源性定向修复 (HDR) 是必需的。例如，KDM3C/JMJD1C 被募集到 DSB，并且是下游 BRCA1 募集所必需的。H3K9me3 去甲基化酶 KDM4D 也是 DSB 修复所必需的，它被聚（ADP-核糖）聚合酶 1 (PARP1) 进行聚 ADP 核糖基化（PARylated）。KDM4D 的 PARylation 使其能够募集到 DSB 位点，通过增加 ATM 与染色质的结合促进 DNA 损伤早期标志物的磷酸化。KDM4A/D 的矛盾作用及其在 DDR 中的作用可能是由于它们的表达模式、蛋白质结构、酶底物及其相关蛋白质复合物的巨大差异造成的。剪接调控RNA 剪接是转录过程中剪接体从前 mRNA 中移除内含子并将外显子剪接回去的过程。虽然 RNA 剪接和组蛋白甲基化控制看似无关，但有证据表明组蛋白修饰酶可能在调节选择性剪接中发挥关键作用。例如，H3K36me3 在外显子上高度富集，而在内含子中则被耗尽，充当剪接位点之间的边界标记。其他组蛋白标记也在外显子和/或内含子中富集。H3K9me3 可被异染色质蛋白 HP1γ 识别和结合，它促进全基因组范围内许多基因中选择性外显子的插入。细胞质蛋白调控人们对细胞核内 KDM 的功能进行了全面的研究。然而，在细胞质中也观察到了许多 KDM。例如，KDM4 家族在蛋白质合成中起着关键作用，其细胞质丰度与癌症预后不良相关（ 图 5）。KDM4A 直接与翻译机制相互作用，并以催化依赖性和非催化性的方式影响翻译起始因子在多核糖体部分中的分布，这表明需要活性和蛋白质本身。此外，KDM4A 的消耗会导致蛋白质合成减少（ 图 5）。另一项观察表明，抑制或敲除 KDM4A 可使细胞对雷帕霉素靶标 (mTOR) 抑制剂敏感，这是一种抑制翻译起始和蛋白质合成的重要治疗策略。在 KDM5A 中也观察到了类似的效果。KDM4A 还通过与 RNA Pol I 和 H3K9 去甲基化的相互作用来促进核糖体 DNA (rDNA) 的转录，表明 KDM4A 在调节蛋白质翻译方面具有细胞核和细胞质作用（ 图 5 ）。LSD1 通常位于细胞核中，但在药物干预后可被隔离在细胞质中。LSD1 为何或如何被隔离在那里，以及它在药物干预后在细胞质中发挥的作用大多尚不清楚。５．　代谢和 KDM代谢：对 KDM 的影响KDM 辅因子是已知代谢物；因此，两类 KDM 的活性都会受到代谢改变的影响（ 图 6 ）。LSD1 的活性通常与 FAD 代谢物的细胞可用性紧密相关。例如，LSD1 严格调控脂肪细胞中与能量消耗相关的基因转录。在没有 FAD 的情况下，由于 LSD1 活性受到抑制，低能量可用性基因标记被激活，从而导致参与降低能量消耗的基因激活。相反，研究也表明，FAD 的细胞内浓度增加会增强 LSD1 活性，从而导致下游转录效应。使用 FAD 的前体核黄素（维生素 B2）治疗足以增加 FAD 水平并激活 LSD1，导致靶基因的 H3K4me2 水平降低。在另一项研究中，发现叶酸与 LSD1 相关并增强其活性。这项观察结果表明其他辅助因子也可能在 KDM 中发挥作用，但该领域需要在机制上以及在发育和疾病的背景下进行进一步评估。图 6 KDM 受代谢影响与含有 FAD 的 KDM 相反，JmjC 脱甲基酶是铁 (Fe(II)) 和 2-氧代戊二酸/α-KG 依赖性的双加氧酶（ 图 6 ）。JmjC 酶的活性会因代谢中断而改变，例如代谢副产物琥珀酸和富马酸的积累。由于琥珀酸和富马酸与 α-KG 的序列和结构高度相似，它们竞争性地与 α-KG 结合位点结合，从而抑制 JmjC 酶的活性。琥珀酸和富马酸分别是琥珀酸脱氢酶 (SDH) 和富马酸水合酶 (FH) 的底物。这些酶的突变在癌症中很常见，并导致琥珀酸和富马酸的积累，导致 α-KG 依赖性加氧酶（包括含 JmjC 的 KDM）的整体抑制。异柠檬酸脱氢酶 (IDH) 是三羧酸 (TCA) 循环中的关键酶，可催化异柠檬酸氧化脱羧为 α-KG。在癌症中经常发现 IDH 基因的激活新形态突变，突变的 IDH 会将 α-KG 转化为 2-HG（ 图 6 ）。 由于其与 α-KG 的结构相似性，2-HG 可以通过在活性位点占据与 α-KG 相同的结合口袋，充当含 JmjC 酶的竞争性抑制剂。 这会导致染色质修饰和肿瘤转化的全基因组变化，并损害肿瘤分化。 2-HG 对 KDM 的影响并不具有普遍性，但似乎具有优先影响顺序，这意味着普遍抑制可能不是这种致癌代谢物的结果。未来的研究需要更深入地探讨这些关系。除了代谢辅因子外，金属也会影响 JmjC 酶。缺氧已被证实会抑制某些 KDM 的活性，而其他 KDM 则保持稳定，并且某些 KDM 的转录表达更高（ 图 6 ）。低氧曾被认为会阻碍 Fe(II) 状态并抑制酶；然而，它们似乎有不同的方式应对缺氧的影响。最近的一项研究进一步表明，JmjC 酶是细胞内铁的关键传感器。长期缺铁 (ID) 导致全基因组组蛋白甲基化水平升高，包括 H3K9、H3K27、H3K4 和 H3K36，这与雷帕霉素复合物 1 (mTORC1) 活性的抑制同时发生。具体来说，H3K9me2 在所有标记中的丰度增幅最大，特别是在增强子区域，而强制过表达 KDM3B 足以挽救 mTORC1 活性。这些研究共同表明，染色质修饰会根据多种代谢副产物和辅因子进行敏感且动态的调控，这表明它们在人类生物学和代谢疾病中至关重要。６．　发育与 KDM自发现以来，KDM 已被证明与哺乳动物的多种发育作用有关。早期发育：含义和功能KDM1A/LSD1 在早期发育过程中起着至关重要的作用，因为 Lsd1−/−小鼠在原肠胚形成之前就会死亡。Lsd1−/−小鼠 ESC (mESC) 产生的小鼠具有严重的生长缺陷，并且分化不良会导致细胞死亡。LSD1 是 mESC 分化所必需的，因为 LSD1 会抑制参与干细胞维持的增强子（ 图 7A）。然而，据报道，LSD1 通过沉默双价标记(silencing bivalently marked ,甲基化)的发育基因对人类 ESC (hESC) 的维持至关重要（ 图 7B）。在这种情况下，LSD1 敲除可导致分化增强，内胚层和中胚层谱系标记物的表达增加。虽然观察到的差异可能是由于使用 mESC 和 hESC 造成的，但这强调了在研究发育调控时需要使用最优的模型系统（ 图 7 A 和 7B）。图 7 KDM 与早期发育体细胞可被哺乳动物卵母细胞重编程为全能状态，从而可通过体细胞核移植 (SCNT) 进行克隆。然而，很大比例的克隆胚胎在早期发育阶段停滞。供体细胞基因组中的 H3K9 甲基化是 SCNT 的主要障碍，导致发育失败。强大的 H3K9 去甲基化酶 KDM4D 的诱导可恢复 SCNT 中的转录重编程，从而改善胚胎发育和克隆（ 图 7C）。SCNT 期间 KDM4D 的诱导增加有助于更高级的结构重组，从而改善重编程，与 KDM6B 观察到的机制类似。H3K9me3 会阻碍 SCNT 后的胚胎发育，而 KDM4A 过表达可改善 SCNT。此外，KDM4A 可去甲基化 H3K9me3 区域，并维持卵母细胞中对正常植入前发育和受精后合子基因组激活 (ZGA) 至关重要的基因上的 H3K4me3（ 图 7D）。因此，KDM4 酶可通过调节分化过程中的基因表达并整体抑制 H3K9me3 水平，有助于改善克隆胚胎的发育以及抑制性突触后电流 (iPSC) 的产生。Polycomb 相关发育程序KDM2B 对于将 PRC1.1 复合物募集到 mESC 和 hESC 中早期谱系特异性基因的 CGI 至关重要（ 图 7 E）。mESC 中的 KDM2B 敲除通过表达这些早期谱系特异性基因诱导早期分化，这与 PRC1 水平无关。这一观察结果在乳腺癌干细胞模型中得到了重现，因为KDM2B−/−肿瘤细胞会发生分化。缺乏 KDM2B ZF-CXXC 结构域（PRC1.1 靶向 DNA 所必需的）的小鼠在胚胎期致死，这表明 KDM2B 非催化活性在早期发育中的重要性（ 图 3和7E）。PRC1.1/KDM2B 复合物还通过抑制造血发育相关基因的转录在造血系统发育中发挥类似作用。这些研究强调了 KDM2B 与 Polycomb 复合物的偶联，以及它如何通过将 Polycomb 蛋白靶向 CGI 并抑制发育调控基因，在维持 ESC 的多能状态方面发挥关键的脱甲基酶独立作用。与它们在发育中的作用一致，KDM2 酶的过表达增强了 Yamanaka 因子产生的 iPSC。除了 KDM2 和 JARID2 之外，KDM5B 也是 Polycomb 相关发育的重要调节因子。早期研究表明，KDM5B 与 mESC 中的 Polycomb 靶基因相关。PRC2 募集 KDM5B 到发育基因上，以去除活性 H3K4me3 标记，同时放置抑制性 H3K27me3 标记，从而在 mESC 分化过程中协调有效的转录抑制。PRC2 和 KDM5B 之间的这种协调相互作用对于 mESC 神经分化至关重要（ 图 7 F）。 ７．　疾病与关键代谢调控 (KDM)：从遗传学到治疗学自发现以来，KDM 与多种疾病之间存在着诸多联系，人们付出了巨大的努力来挖掘其作为治疗靶点的潜力。事实上，目前已知的每一种 KDM 都与癌症或其他疾病有关（ 图 8 ）。本文重点关注受 KDM 失调影响的两个主要疾病领域的相关发现：神经系统相关病变和癌症。图 8 KDM 与癌症和神经系统疾病神经发育病理学KDM 中的各种基因改变与神经系统疾病有关。例如，患有 X 连锁智力障碍 (XLID) 的患者携带KDM5C/SMCX突变，这会降低或完全消除酶活性（ 图 8）。斑马鱼模型证明 KDM5C 在整个发育过程中都具有活性，KDM5C 主要作用于神经元特异性基因，以维持其在干细胞和非神经细胞中的沉默。与 KDM5C 一样，KDM5B 也与神经调节和疾病有关（ 图 8 ）。KDM5B 在发育迟缓和智力障碍的个体中失调。在患有自闭症和其他疾病（包括智力障碍）的患者中也发现了几种 KDM5B 的剪接变体。与 KDM5B/C 不同，KDM5A 的神经元特异性功能很少受到关注。与 KDM5 家族一样，KDM6A/UTX 也在神经发育过程中发挥着各种各样的作用（ 图 8 ）。衰老与 ADKDM 在细胞衰老和衰老相关疾病（例如阿尔茨海默病 (AD)）中的作用一直是研究的热点。例如，早期研究表明，秀丽隐杆线虫 ( C. elegans)的衰老过程中 H3K27me3 水平会降低。当utx-1（KDM6A 同源物）被敲除时，这些水平会恢复，寿命也会延长。敲除T26A5.5（KDM2B 同源物）和lsd-1（LSD1 同源物）也观察到了类似的寿命延长，而敲除rbr-2（KDM5A 同源物）则会缩短寿命。LSD1 是神经元正常发育和维持所必需的，LSD1 的减少或缺失会导致小鼠严重的认知障碍。然而，与基因耗竭相反，药物抑制 LSD1 会产生完全不同的结果，改善 AD 相关症状并提供一种极有前景的 AD 治疗方法（ 图 8 ）。究人员证明，ORY-2001（商品名 Vafidemstat）是一种强效且口服生物利用度高的化合物，可缓解小鼠的认知障碍并减少神经炎症。因此，Vafidemstat 是迄今为止唯一一种正在接受 AD 临床评估 (NCT03867253) 的 LSD1 抑制剂，其他神经系统疾病的治疗也在研发中。癌症细胞的表观遗传重编程如今被认为是癌症的一个标志。组蛋白异常去甲基化已被证明与多种癌症的发病机制有关。LSD1 贡献和试验LSD1 已成为 AML 中的可行靶点，因为它经常过表达（ 图 8 ）。LSD1 抑制和/或下调可在体外诱导 AML 细胞分化并减轻肿瘤负担。早期临床试验数据表明，LSD1 抑制剂 ORY-1001 可诱导MLL易位 AML 患者的形态母细胞分化和分化综合征。LSD1 抑制剂通过破坏 LSD1/CoREST 复合物与染色质上的转录抑制因子 GFI1 的物理关联来促进MLL易位 AML 细胞的分化。这种关联对于 GFI1 的抑制活性至关重要，而 GFI1 会促进白血病形成。LSD1 抑制会使 GFI1 失活，从而促进增强子组蛋白乙酰化并与白血病细胞分化相关。LSD1 抑制剂tranylcypromine 使 AML 细胞对全反式维甲酸 (ATRA) 敏感，并且可能恢复了部分骨髓增生异常 (MDS) 和 AML 患者对 ATRA 的反应性。另一种 LSD1 抑制剂 Bomedemstat 已获得美国食品药品监督管理局 (FDA) 授予的用于治疗原发性血小板减少症 (ET) 和骨髓纤维化 (MF) 的孤儿药及快速通道资格认定，以及用于治疗急性髓系白血病 (AML) 的孤儿药资格认定。Bomedemstat 目前正在进行单独治疗以及与骨髓增生性肿瘤（例如 ET、MF 和真性红细胞增多症 (PV)）的联合治疗评估。由于 LSD1/KDM1A 经常过表达，因此它在实体恶性肿瘤中也至关重要（ 图 8 ）。尤文氏肉瘤 (EWS) 是一种高度依赖融合癌蛋白 EWS/ETS 驱动的异常转录的肿瘤类型。LSD1 与 EWS/ETS 相互作用，作为肿瘤抑制基因的关键转录阻遏物，因此代表了 EWS 中一个有希望的治疗靶点。后续研究评估了可逆、非竞争性 LSD1 抑制剂 HCI2509 (SP-2509) 在 ES 细胞和异种移植模型中的疗效。SP-2509 显著逆转了由 EWS/ETS 驱动的改变的转录谱，导致细胞凋亡的诱导，破坏了肿瘤发生，并在多种 EWS 异种移植模型中显示出令人印象深刻的疗效。这类研究促成了 LSD1 抑制剂治疗实体瘤（如 EWS 和神经内分泌肿瘤）的临床试验。在 NCT03895684 中，LSD1 抑制剂 seclidemstat 在晚期肉瘤患者中表现出活性，且安全性可控。然而，在 NCT02034123 中，强效选择性 LSD1 抑制剂 GSK2879552 对小细胞肺癌患者的疾病控制效果不佳，并导致毒性率高，导致研究终止。弥漫性内在性脑桥神经胶质瘤 (DIPG) 是无法治愈的儿童高级别神经胶质瘤，其特征是 H3 组蛋白尾部突变 (H3.1/3.3-K27M)。CRISPR 筛选发现，敲除 LSD1 可使 DIPG 细胞对 HDAC 抑制剂敏感。使用 HDAC 和 LSD1 的双功能抑制剂可有效抑制异种移植模型中的 DIPG 生长。将 KDM 抑制剂与免疫检查点阻断相结合已成为一种有效的治疗选择，并且根据最近的研究，可能是产生最大临床影响的途径。LSD1 抑制产生的 dsRNA 应激可产生强大的抗肿瘤 T 细胞免疫，使难治性肿瘤对抗 PD1 疗法产生反应（ 图 8）。利用 LSD1/KDM1A 抑制剂和免疫检查点的临床试验正在进行中（例如，NCT05597306 和 NCT06357182）。JmjC 贡献和试验KDM2A 高表达与增殖增加相关，且在多种癌症中均有观察到，包括胃癌、肺癌、乳腺癌、结直肠癌等（ 图 8 ）。最近的 CRISPR 筛选发现，KDM2A 对依赖替代延长端粒 (ALT) 机制维持永生的肿瘤具有选择性必需性，占所有人类癌症的 10%。KDM2A 的 H3K36 去甲基化酶活性对 ALT 依赖性肿瘤维持至关重要。与 KDM2A 类似，KDM2B 也通过抑制 rRNA 基因表现出抗增殖作用。研究表明，KDM2B 是一种肿瘤抑制因子，因为它在胶质母细胞瘤中下调，缺乏Kdm2bZF-CXXC 结构域的小鼠以 NOTCH1 通路依赖性方式患上致死性急性淋巴细胞白血病 (ALL)（ 图 3和8）。 KDM2B 通过其 LRR 与 SWI/SNF 染色质重塑复合物 Brg1的核心亚基结合，以去甲基化酶非依赖的方式促进 IL-6 启动子对染色质的可及性（ 图 4）。除了细胞因子信号转导外，KDM2 家族还参与调节与癌症相关的 Wnt/β-catenin 通路。KDM2 家族成员通过核 β-catenin 去甲基化来抑制 Wnt/β-catenin 通路，从而导致其降解。KDM3A 的致癌作用在结直肠癌 (CRC) 的背景下得到最多研究，在结直肠癌中，KDM3A 在 mRNA 和蛋白质水平上均高表达，并与生存率降低和转移率降低相关（ 图 8 ）。在 CRC 异种移植模型中敲低 KDM3A 会导致生长、侵袭和转移受到抑制。一种可能的机制是 KDM3A 与癌蛋白 β-catenin 之间的相互作用，KDM3A 可激活 β-catenin 靶基因，包括MYC。KDM4 酶在各种癌症中过度表达和扩增，并在驱动肿瘤生长中发挥多种作用（ 图 8 ）。迄今为止，KDM4 抑制剂 TACH101 是唯一在癌症临床试验中进行测试的 JmjC 脱甲基酶抑制剂。TACH101 由 Tachyon Therapeutics 开发，是一种强效的 KDM4A-D 选择性抑制剂（ 图 1）。目前正处于 I 期试验（NCT05076552）阶段，TACH101 在阻断多种肿瘤类型的动物异种移植模型中增殖和减少肿瘤生长方面表现出色，最高可达 100%。KDM4 酶还控制先天免疫反应。 KDM4 抑制剂 QC6352 可导致复制应激诱导的胞浆 DNA 积累，并激活 GMP-AMP 合酶 (cGAS)-干扰素基因刺激因子 (STING) 通路。QC6352 与PD1 阻断剂联合使用可激活抗肿瘤免疫，增强鳞状细胞癌 (SCC) 中肿瘤对抗 PD1 的应答。KDM5 酶会促进细胞转录组异质性。KDM5A 在多种癌症中一小部分耐药细胞中高表达，从而导致染色质状态改变。在黑色素瘤中，一小部分对肿瘤持续生长和增殖至关重要的细胞含有高表达的 KDM5B（KDM5B HI ）并显示出较慢的循环速率（ 图 8）。KDM5B hi细胞表现出显著的自我更新能力，而体内敲低 KDM5B 可阻止转移进展。KDM5 家族是唯一已知的能够去除 H3K4me3 的酶，它们还与促进癌症的染色体不稳定性及耐药性密切相关。首个基于 JmjC 去甲基化酶的临床试验于 2016 年启动，研究 KDM5 抑制剂 GS-5801 对慢性乙型肝炎的疗效。虽然 KDM5 疗法在慢性乙型肝炎中的应用尚未成功。KDM6 家族在调节转录中的作用会影响细胞周期、增殖和凋亡，这使得该家族成为各种疾病的潜在治疗靶点。KDM6A 在各种癌症中都被认为是致癌基因和肿瘤抑制因子，在某些情况下，例如乳腺癌和肝癌，KDM6A 的功能与双重作用相关（ 图 8）。例如， 体外 KDM6A 下调或缺失与结直肠癌和胰腺癌中的肿瘤抑制功能有关。在 AML 中，KDM6A/B 的缺失会损害 AML 细胞的 DDR 通路，使其对 PARP 抑制剂疗法敏感。相比之下，KDM6B 在多种肿瘤类型中经常上调，例如 AML、宫颈癌和前列腺癌（ 图 8）。KDM7 酶家族的致癌作用很大程度上是由于 KDM7B/PHF8 在多种癌症类型中的过表达（ 图 8 ）。KDM7A/KDM7C 也被认为是黑色素瘤、结直肠癌和肝癌3等实体瘤的抑癌基因。KDM7C 的下调在 CRC 中具有保护作用，而 KDM7A 的过表达在黑色素瘤中具有保护作用。８．　未来展望自 20 年前首次发现 KDM1A/LSD1 以来，在组蛋白去甲基化（KDM）这一新兴领域中，相继的发现彻底改变了我们对疾病的理解，并为治疗干预提供了新的途径。尽管最初的发现发表于 2004 年 12 月，但 LSD1、KDM4 和 KDM5 仍然是目前临床试验中仅有的 KDM 靶点。这可能是因为去甲基化酶抑制剂难以转化为临床应用，因为酶结构域在家族内和家族间固有的结构相似性，以及缺乏合适的癌症分层工具。虽然人们正在努力开发酶特异性抑制剂，但本文总结的结果表明，靶向酶结构域可能并非解决问题的唯一方法。这些研究共同表明，靶向 KDM 中影响与其复合物结合或读取/对接基因组能力的关键结构域，以产生最佳治疗效果可能更容易，也可能更有效。参考文献：10.1016/j.cell.2025.02.023                                                                                          声明：发表/转载本文仅仅是出于传播信息的需要，并不意味着代表本公众号观点或证实其内容的真实性。据此内容作出的任何判断，后果自负。若有侵权，告知必删！长按关注本公众号   粉丝群/投稿/授权/广告等请联系公众号助手 觉得本文好看，请点这里↓

点击上方的 行舟Drug ▲ 添加关注 报告由上海交通大学医学院附属仁济医院王刚教授牵头，组织中国疾病预防控制中心慢性非传染性疾病预防控制中心、复旦大学公共卫生学院、上海市精神卫生中心、上海交通大学医学院附属瑞金医院、福建医科大学等多家权威机构的专家学者共同编撰。 一 摘要 近年来，中国的AD发病率、患病率和死亡率均呈现上升趋势，对患者家庭、社会乃至整个医疗保健系统构成了沉重的经济负担。为了积极应对这一挑战，响应国家“健康中国行动”的号召，推动医疗模式从疾病治疗向健康维护转变，由上海交通大学医学院附属仁济医院牵头，组织中国疾病预防控制中心慢性非传染性疾病预防控制中心、复旦大学公共卫生学院、上海市精神卫生中心、上海交通大学医学院附属瑞金医院、福建医科大学等多家权威机构的专家学者，共同编撰了《中国阿尔茨海默病报告2024》。本报告将为AD的预防、诊断和治疗提供科学的技术指导和有力的数据支持，为政府和相关部门制定针对性的卫生政策和干预措施提供专业依据，同时也为促进国内外在该领域的学术交流与合作搭建平台。 背景 根据2022年第八次全国人口普查结果显示，我国目前60岁及以上人口为28004万人，占全国总人口的19.8%，其中65岁以上人口为20978万人，占14.9%，正式进入深度人口老龄化阶段，而与深度老龄化相关疾病的发病率、患病率及死亡率也均随之显著增高，给社会带来沉重压力。其中，阿尔茨海默病（Alzheimer’sdisease，AD）的发病人数持续增加，社会经济负担日益明显，已成为严重危害我国城乡居民的重大疾病和社会问题。2019年，中国AD及其他痴呆患病人数为13143950例（1314万），约占全球数量的25.5%，我国年龄标化和患病率为788.3/10万。而AD及其他痴呆导致的死亡人数，我国死亡人数为320715例（32万），占全球的19.8%。2019年，全球AD及其他痴呆的疾病负担为25276989（2527万）人年，其中23.6%的负担来源于中国。 一 数据来源及分析方法 1.1 疾病负担 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 1.2 相关研究数据 为更新自《中国阿尔茨海默病报告 2021》发布以来 AD 药物及非药物临床治疗新进展作者根据循证 (PICOSparticipant,intervention,comparison,outcome, study design）问题系统检索了自 2021 年 8月至 2024年 1月在中国开展的 AD 治疗相关研究。纳入标准为符合以下所有条件：①西药、中药及非药物干预，包括上市药物、临床试验药物（国内外多中心试验）、临床试验药物（国内）；②国内外临床注册的单中心或多中心试验；③AD患者（包括中国人群）；④发表时间为 2021 年 8 月 1 日至 2024 年 1月31日。排除标准为无干预对照组试验。检索过程及结果如图 1 所示。最终纳入新注册并在更新进展的 AD 治疗临床试验共 64 项，其中靶向 Aβ 蛋白治疗有 12 项，神经调控治疗 17 项，中医药治疗13项，及其他靶点药物22项（见图2）。 图1 AD的药物及药物治疗检索策略 图2 AD的流行病及疾病负担 二 AD的流行病学及疾病负担 研究提出，2021年我国现存的AD及其他痴呆患病人数达16990827（将近1700万）例，全国各省及直辖市（各省市）的AD及其他痴呆发病率为（90.8~326.4）/10万，各省市的年龄标化发病率为（137.0~158.8）/10万。2021年，我国AD及其他痴呆的患病率为1194.2/10万，年龄标化患病率为900.8/10万；死亡率为34.6/10万，年龄标化死亡率为30.9/10万。我国AD及其他痴呆的患病率、死亡率等随着年龄增加不断上升，且女性的相关数据高于男性，其中女性的患病率（1558.9/10万）、死亡率（47.4/10万），高于男性的患病率（846.3/10万）、死亡率（22.5/10万）。 2.1 我国和全球AD及其他痴呆的疾病负担比较 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 2.2 2021年我国AD及其他痴呆的死亡情况 2.2.1 分性别的AD及其他痴呆的死亡情况 如表 1 所示，2021 年我国因 AD 及其他痴呆导致的死亡者中，女性死亡人数远大于男性，男性死亡率为 22.5/10 万[（5.3~64.0）10 万]，女性死亡率为47.4/10 万[（11.9~126.2）10 万]，女性死亡率是男性的2倍以上。年龄标化后，女性的标化死亡率仍高于男性（33.9/10万比25.9/10万）。 表1 2021年中国AD及其他痴呆的死亡情况 2.2.2 分年龄组的AD及其他痴呆的死亡情况 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》 2.2.3 分省市的AD及其他痴呆的死亡情况 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 2.2.4 1990年至2021年我国AD及其他痴呆的死亡率变化 1990至2021年，我国AD及其他痴呆的总的粗死 亡 率 由 10.2/10 万 增 长 至 34.6/10 万 ，增 长239.2%。年龄标化后，我国 AD 及其他痴呆的标化死亡率总体呈现平稳趋势，总标化死亡率在 29.5/10 万~31.5/10 万小范围内波动。分性别看，女性AD及其他痴呆的粗死亡率和标化死亡率始终高于男性（见图4）。 图4 1990年至2021年我国AD及其他痴呆的死亡率变化 2.3 2021年我国AD及其他痴呆的发病情况 2.3.1 分性别的AD及其他痴呆的发病情况 如表 3 所示，2021 年我国 AD 及其他痴呆的发病人数达2914 112 例（908448 例~1248194 例），其中男性发病率为148.0/10万[（124.8~171.4）10万]，女性发病率为264.4/10万[（229.4~302.5）10万]，女性发病率明显高于男性，约为男性的 1.8 倍。年龄标化后，女性的标化发病率仍高于男性（171.8/10万比126.5/10万）。 表3 2021年中国AD及其他痴呆的发病情况 2.3.2 分年龄组的AD及其他痴呆的发病情况 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 2.3.3 分省市的AD及其他痴呆的发病情况 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 2.3.4 1990年至2021年我国AD及其他痴呆的发病率变化 1990至2021年，我国AD及其他痴呆的粗发病率由 59.8/10 万增长到 204.8/10 万，增长 242.5%。年龄标化后，标化发病率总体呈现波动式缓慢上升的趋势，其中女性的标化发病率由135.4/10万增长到 171.8/10 万，增长 26.9%；男性的标化发病率由100.2/10 万增长到 126.5/10 万，增长 26.2%。女性AD及其他痴呆的发病率和标化发病率始终高于男性（见图6）。 图6 1990年至2021年我国AD及其他痴呆的发病率变化 2.4 2021年我国AD及其他痴呆的患病情况 2.4.1 分性别的AD及其他痴呆的患病情况 如表 4 所示，2021 年我国现存的 AD 及其他痴呆的患病人数达 16 990 827 例（14 488 494 例~19 672 741 例），其 中 男 性 患 病 率 为 846.3/10 万[（706.3~980.9）10 万]，女性患病率为 1 558.9/10 万[（1 341.1~1 801.8）10 万]，女性患病率明显高于男性，约为男性的1.8倍。年龄标化后，女性的标化患病率仍显著高于男性（1 025.1/10万比731.2/10万）。 表4 2021年中国AD及其他痴呆的患病情况 2.4.2 分年龄组的AD及其他痴呆的患病情况 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 2.4.3 分省市的AD及其他痴呆的患病情况 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 2.4.3 分省市的AD及其他痴呆的患病情况 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 2.4.4 1990年至 2021年我国 AD 及其他痴呆的患病率变化 1990至2021年，我国AD及其他痴呆的总患病率由342.1/10万增长到1194.2/10万，增长249.1%。年龄标化后，标化患病率总体呈现波动式缓慢上升的趋势，其中女性的标化患病率由785.2/10万增长到1025.1/10万，增长 30.6%；男性的标化患病率由574.5/10 万增长到 731.2/10 万，增长 27.3%。女性AD及其他痴呆的患病率和标化患病率始终高于男性（见图8）。 图8 1990年至2021年我国AD及其他痴呆的患病率变化 本报告中对比我国和全球的AD及其他痴呆的疾病负担，包括死亡情况、患病情况、DALY（伤残调整寿命年），我国皆高于全球平均水平。 分别从性别、年龄、省市三个层面对比了2021年我国AD及其他痴呆的死亡情况、发病情况、患病情况、YLL（早亡所致生命年损失），研究报告显示，AD及其他痴呆导致的女性发病率、患病率明显高于男性，约为男性的1.8倍，死亡人数远大于男性；年龄层面，在≥40 岁人群中均呈现随着年龄增加不断上升的趋势，发病率在70~74 岁年龄组快速上升，患病率、死亡率在≥80岁年龄组中达到最高，具体数据详见原文。 三 AD的临床诊断 3.1 神经影像学检查 3.1.1 临床常用的影像检查方法 临床上主要采用磁共振扫描（magnetic resonance imaging，MRI）和电子计算机断层扫描（computed tomography，CT）检查。其中，MRI因其对于脑组织更为清晰的成像效果而作为首选，常用序列包括T1加权成像（T1-weighted imaging，T1WI）、T2WI、液体衰减反转恢复序列成像（水平位+海马冠状位）、扩散加权成像等。海马 MTA 被认为是 AD 的早期特异性标志。从认知正常人群中鉴别出AD的MTA临界值分别为，50～64 岁 ≥1.0（灵 敏 度 和 特 异 度 分 别 为 92.3% 和68.4%），65～74 岁≥1.5（灵敏度和特异度分别为90.4% 和 85.2%），75～84 岁≥2.0（灵敏度和特异度分别为 70.8% 和 82.3%），疑似AD患者，推荐加做斜冠状位T1W1序列，进行海马内侧颞叶萎缩（medial temporal lobe atrophy，MTA）评分。 需要注意的是，MTA评分在区分遗忘型轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）与认知正常人群中，显示出相对较低的诊断价值。另外，MTA鉴别早发型AD与额颞叶痴呆的准确率较低[AUC 0.53-0.35]，1.5T MRI 与 3.0T MRI 在海马萎缩诊断中的效能无差异，但 3T MRI 拥有更好的信噪比和效应量。对于因体内金属异物、幽闭恐惧症等原因无法行颅脑 MRI检查者，则推荐用多层CT薄层扫描代替。 静息态及任务态功能MRI检查能够显示脑网络拓扑结构在不同痴呆类型中的差异性，故成为了潜在的AD早期筛查、诊断方法。但由于①不同MRI机器、扫描参数所得的图像异质性大；②尚无统一的数据预处理、标准化、分析流程；③机器学习模型在外部数据中泛化能力不佳，限制了功能MRI的临床应用。目前静息态及任务态功能MRI仅用于AD脑网络机制的临床研究，还无法真正用于临床诊断。 3.1.2 分子影响检查方法 2018年美国国立老化研究所（National Institute of Aging ，NIA）与阿尔茨海默病协会（Alzheimer's Association，AA）发布了AD研究框架，即A/T/N框架，在2023年国际阿尔茨海默病协会国际会议上发布的一项最新的AD诊断指南草案，即ATNVIS框架。  点击链接，了解详情： 【神经类】丨阿尔茨海默病诊断和分期标准修订：阿尔茨海默病协会工作组（2024正式发表版本）  A/T/N框架和修订版ATNVIS诊断标准，都明确了PET技术在AD临床前阶段到痴呆阶段全过程诊断中的重要作用。使用不同的分子探针进行PET显像，如Aβ-PET、Tau-PET就可以对Aβ和病理性tau的生物标志物进行特异性显像，FDG-PET低代谢可反映局部脑区的神经元损伤，因此PET显像可以全面反映患者ATN的改变，有助于AD的早期诊断和病程判断。 目前，一方面考虑到PET费用昂贵且尚未纳入医保，相应的分子探针仍然稀缺，另一方面鉴于我国正电子显像设备数量有限。。根据“2020 年全国核医学现状普查结果简报”，全国共有427台，其中PET/MRI 23台、PET/CT 404台，而其中配置于三级医疗机构的占 87.2%。在国内有限的PET配置条件下，具有Aβ/Tau-PET检查能力的医院更是为数不多，因此该项检查的临床应用在国内较为局限，能否广泛应用于临床亟需卫生经济学综合评估其成本及效益。 3.1.2.1 Aβ-PET Aβ-PET可以实现AD关键的致病性病理蛋白Aβ活体分子显像，提供可定量及可视化的生物信息，而显得尤为重要。最早成功应用的Aβ分子探针是11C-匹兹堡化合物B，第2代Aβ分子探针主要包括18F-florbetapir（又称18F-AV-45，应用最为广泛）、18F-florbetaben（AV-1）、18F-flutemetamol（GE -067），这 3 种分子探针先后通过美国食品与药品监督管理局（Food and Drug Administration，FDA）和欧洲药品管理局的审批，特别是，2023年9月中国国家药品监督管理局批准了Sinotau 公司开发的18F-florbetaben（AV-1）作为新型 Aβ-PET 成像示踪剂。AV-1 是国内第一个获批用于诊断 AD 的 Aβ-PET 成像示踪剂。Aβ-PET阳性预测非痴呆受试者进展为AD的灵敏度可达95%（特异度<60%）因此它对于识别临床前AD患者的意义远非其他检查所能比拟。Aβ-PET阴性结果则将排除痴呆患者的AD病因。相关研究显示Aβ-PET分子探针可与血管壁中的Aβ沉积物结合，故不推荐Aβ-PET显像用于路易体痴呆和脑淀粉样血管病与AD的鉴别诊断。 3.1.2.2 Tau-PET Tau-PET针对的是病理性错误折叠的Tau蛋白，其常用的示踪剂18F -Flortaucipir（AV⁃1451）于2020年获FDA批准上市。中国首个Tau蛋白示踪剂产品18F-APN-1607（ 苏州新旭医药）于 2020 年 11 月获得国家药品监督管理局的批准进行Ⅲ期临床试验，结果有待公布。 Tau-PET显像对认知功能的变化有较好的预测作用，优于MRI皮质厚度变化和Aβ-PET。在AD的前驱期和临床前阶段，Tau-PET显像可能是预测个体认知功能变化的理想影像学标志物。AD患者Tau-PET显像显示Tau蛋白主要沉积在内侧颞叶、颞叶皮质或者广泛的大脑皮质。Tau-PET显像可反映AD患者的临床严重程度和分子病理学特征，对AD早期诊断、临床严重程度、认知功能变化评估及以异常Tau蛋白为靶点的AD治疗策略等具有重要意义。 3.1.2.3 FDG-PET 作为一种拥有 PET 仪器的医疗单位几乎都可以临床采用的检测手段，FDG-PET通过18F-FDG反映脑内葡萄糖代谢水平。脑葡萄糖代谢异常减少或低代谢是神经退行性痴呆的一个标志。脑FDG-PET的低代谢代表了神经元和星形胶质细胞的代谢降低，提示脑突触功能障碍。因此，基于FDG-PET低代谢的痴呆诊断已广泛用于诊断神经退行疾病。AD患者的FDG-PET特征改变多为后扣带回和颞顶叶代谢减退，并随病程进展逐渐累及额叶。 相关PET研究显示，在认知功能正常的健康人群中，脑内Aβ高水平者发展成为AD的概率要显著高于Aβ低水平者，若配合内嗅皮层FDG代谢水平降低的特征，则可以更好地发现处于AD临床前阶段的人群，为疾病的早期干预提供可能，但缺少特异性。国内一项针对认知障碍患者代谢特征的多中心临床研究提示，认知障碍患者的FDG-PET显像中特定的低代谢模式与其神经精神症状相关，FDG-PET显像可用于认知障碍患者神经精神症状的早期识别和管理，目前倾向于推荐AD的鉴别诊断（与额颞叶痴呆）及非典型AD（后皮层萎缩综合征、额叶变异性AD）的诊断以及BPSD症状的早期识别。 3.1.2.4 分子影像技术与其他技术的融合 国内基于A/T/N框架的多探针PET/MRI显像研究提示，与迟发性AD相比，早发性AD的tau负荷和神经元损伤更为严重，多探针PET/MRI可能有助于评估早发性AD的病理特征。随着人工智能的发展，其与分子影像学技术的结合也大大提高了分子影像学技术诊断的准确率、灵敏度和特异度。 分子影像学技术在AD中的应用除了经典的Aβ-PET、 Tau-PET、FDG-PET，神经炎症和突触密度分子探针的研发，以及各种神经受体、其他病理蛋白分子探针的研发应用都将为AD的机制研究、临床诊断及鉴别诊断、病情评估、疗效评价以及治疗药物的研发提供有价值的可视化生物信息。 3.2 神经心理测评 3.2.1 认知评估 国内记忆门诊采用的主流认知评估量表可分为以下几类。①总体认知评估量表：包括简易精神状态检查量表（mini-mental state examination，MMSE）、蒙特利尔认知评估（Montreal cognitive as-sessment，MoCA）、阿尔茨海默病认知功能评价量表（Alzheimer’s disease assessment scale-cognitive，ADAS-Cog）、Addenbrooke认知功能检查评分；②不同认知域的评估量表：评价记忆功能常用听觉词语学习测验、韦氏成人记忆量表第四版等；③程度分级量表：以临床痴呆评估量表最为常用。 MMSE具有所评价的认知域全面、操作简单的优势，在我国的各级医院均有应用。MMSE评估耗时5~10min，信效度高，筛查痴呆的灵敏度和特异度均在85%左右，是目前国内临床使用率最高的认知量表。然而，MMSE对于处于痴呆早期的患者的识别灵敏度较差，故对于怀疑处于痴呆早期的患者，测试者有必要使用MoCA量表或Addenbrooke认识功能检查量表进一步评估。Addenbrooke认识功能检查量表测评注意力、记忆力、语言流畅性、语言和时空间5个特定认知功能，其鉴别早期痴呆及痴呆阶段患者的准确率较高，还可鉴别额颞叶痴呆。 MoCA量表强化了对执行功能以及注意力的评估。一项关于北京地区MoCA量表的应用研究 显示，MoCA量表对于MCI的检测灵敏度达92.4%，显著优于MMSE（灵敏度 24.2%，考虑到MoCA量表对低教育人群适用性不佳，国内郭起浩等汉化了改良的 MoCA 基础版量表量表，目前也在临床被广泛使用此外，部分记忆门诊在候诊过程中采用更为简易的AD-8认知障碍自评问卷对患者进行快速筛查，一项纳入3728名研究对象的荟萃分析发现，8条目痴呆筛查问卷（ascertain dementia 8，AD-8）判别 MCI的灵敏度在72%以上，特异度在67%以上。 3.2.2 非认知评估 认知障碍患者因记忆遗忘，逐渐丧失日常生活所需技能。日常生活活动能力（activities of daily living，ADL）分为基础性ADL和工具性ADL两类。基础性ADL主要包括如厕、进食、穿衣、梳洗、行走、洗澡这6项生活必需功能，以提示患者是否需要额外照料人，目前国内常用的评定方法包括Bar-thel指数、改良Barthel指数（最常用）、Katz指（Katz index of independence in ADL）等。工具性ADL包括购物、娱乐、使用交通工具等高级生活活动技能，最常用的评价工具是社会活动功能量表。 认知障碍患者常伴随抑郁焦虑、幻觉、妄想等精神症状和行为障碍，早期识别有助于临床医生对其进行心理疏导，必要时须给予药物干预，提高患者的生活质量，减轻照护负担。常用的量表有老年抑郁量表、汉密尔顿焦虑量表、神经精神量表（neu-ropsychiatric inventory，NPI）等。此外，一些非认知评估的神经心理测试被用来辅助痴呆的鉴别诊断。 3.2.3 新型电子化诊断工具 计算机化认知测试可分为移植型、研究型和调试型。 ①移植型是指将纸质测试内容移植到计算机中，不涉及内容和方法上的改变。②研究型则无纸质版参考，而是根据神经心理学研究中发现的对认知障碍有预测作用的认知内容重新设计而成。③调试型的特点是使用计算机工具来修改原有测试的数量、内容和逻辑等，从而提高测试的信效度和准确度。 与传统的纸质测试相比，计算机化的认知筛查具有多个优点。一是改变了测试的形式，减少了多种偏倚，二是计算机化的认知筛查工具的受众更为广泛，三是计算机可通过VR等技术，沉浸式地模拟日常生活情景，一方面比纸质测试更具趣味性，老人接受度高，另一方面由于更为真实，筛查结果也更准确，四是计算机化的认知筛查测试可以移植，便于携带管理和大范围推广，适用于不同的环境，五是计算机技术可引入时间变量，使筛查结果更具有准确性。 2023年《中国数字化记忆门诊临床应用指南》 指出，随着数字化技术的推广普及，在各级医院建设符合自身条件的数字化记忆门诊或将成为大势所趋 。国外市场上已有Cogstate 、Mindstreams等诸多商业化的电子化认知筛查工具。目前，国内也已经出现了 CatCog 、CoCoSc、老年认知障碍多维度评估系统和脑动激光等数字化评估工具，但还未真正广泛用于临床尚待进一步验证和实践。与之相对的是，计算机化也因为其技术特征，对于没有接触过计算机的老年人来说接受度较低，且筛查结果可能受到计算机因素，如软件、安装等的影响。更重要的是，计算机筛查的结果同样会出现漏诊或误诊的情况，误诊会增加老人的心理压力，并导致不必要的检查， 而漏诊则会使患病的老人错失治疗的机会，因此不能单纯依靠计算机筛查的结果作出诊断，最终诊断还是应基于临床结果。 3.3 体液标志物 理想AD体液标志物应具有较高的灵敏度和特异度（一般大于80%），能够反映AD病程发展中病理生理特点，同时又需兼顾良好的临床可实践性。它们大致有三个来源：CSF、血液和尿液。 3.3.1 CSF生物标志物检测 目前国内有条件的临床记忆门诊已经对拟诊AD的患者常规进行CSF的β淀粉样蛋白（Aβ）、总蛋白（T-tau）和磷酸化蛋白（P-tau）检测。但与国外记忆门诊不同的是，国内患者需要入院行脊髓穿刺获取CSF进行检测，而无法直接在门诊完成。目前CSF生物标志物还缺乏国内多中心大样本的常模及临界值，是否异常的判断还多借鉴于之前国内的相关报道。 3.3.1.1 Aβ相关标志物 CSF Aβ生物标志物主要包括Aβ42和Aβ40。使用免疫分析仪电化学发光检测区分。目前国内临床酶联免疫分析法检测多采用之前国外研究中CSFAβ42＜550 pg/mL 的标准判断淀粉样病变，551~650 pg/mL则提示可疑病变。另在散发性AD中，CSF Aβ42 水平明显下降。特别是在早期在MCI患者中，CSF Aβ42对诊断AD的合并灵敏度为86%，合并特异度为81%，可以一定程度上预测早期AD的发生。Aβ40水平在AD患者CSF中往往不变或者轻度升高，其单独作为诊断标志物价值不大，但大量研究证实Aβ42/Aβ40比值降低对于鉴别AD与其他神经疾病有很好的灵敏度和特异度，弥补了Aβ42、Aβ40单独用于预测和诊断AD 的不足。 3.3.1.2 Tau相关标志物 CSF Tau生物标志物主要包括T-tau和P-tau（P-tau181、P-tau231和P-tau217）。CSF和血浆P-tau在疾病早期就已升高，因此在检测AD的早期病理变化方面，似乎优于tau-PET。在AD患者中，CSF T-tau的含量显著增加约300％。其合并灵敏度为0.77，特异度为0.86；然而T-tau是从整体反映大脑皮质轴索的损害，在路易体痴呆、卒中、脑创伤和CJD中也可见升高，故其在鉴别AD与其他神经系统疾病间的特异度不高。相较于T-tau，CSF P-tau升高更能反映AD病理变化-脑内神经纤维缠结形成，表现出更好的灵敏度和特异度。目前已经发现有30多个Tau蛋白磷酸化表位，其中P-tau217能较好反映AD病程的变化过程，其水平升高反映病情由MCI向AD进展，并伴有认知能力迅速下降。P-tau217 在 Aβ 斑块形成时开始增加，P⁃tau205在神经元开始出现功能障碍时增加。此在AD临床前阶段，P-tau217和P-tau231可以区分Aβ阳性和Aβ阴性个体。P-tau217在区分AD与其他神经退行性疾病方面的表现略好于CSF P-tau181，且其与基线及纵向Tau-PET间的相关性更强。这些发现表明，P-tau217可能最适用于AD的诊断。 在诊断AD时，联合应用并综合考虑CSF标志物水平能够获得更高的准确率和特异度。Aβ42/Aβ40比值和P-tau/Aβ42比值在预测AD神经病理学改变时，具有非常高的准确率（AUC为0.95~0.96）。Aβ42/Aβ40比值和P-tau/Aβ42比值分别优于单独的Aβ42检测，P-tau/Aβ42比值优于单独的P-tau检测。 3.3.1.3 CSF生物标志物的预测价值 贾建平教授等近期报道了迄今为止世界上规模最大、随访时间最长的反映AD诊断前生物标志物变化的纵向队列研究结果，首次揭示了AD患者无症状期到有症状期的CSF和影像学生物标志物的动态变化规律，详尽地阐明了AD发病出现生理病理变化过程中最早的关键节点。该研究结果显示，AD组与认知正常组间生物标志物出现差异的先后顺序和时间点分别为：Aβ（诊断前18年）、Aβ42/40（诊断前14年）、p-tau181（诊断前11年）、t-tau（诊断前10年）、NfL（诊断前9年）、海马萎缩（诊断前8年）、认知减退（诊断前6年）。该研究还发现，随着认知功能衰退，AD患者CSF中Aβ42和Aβ42/40比值的变化率最初明显加快，大约在MMSE分数为25和逻辑记忆分数为11时达到峰值。随后，尽管认知得分进一步下降，变化的速度逐渐放缓，揭示了认知水平和外周标志物之间的变化规律。 3.3.2  血液学生物标志物检测 尽管PET检查、CSF生物标志物检测对疾病预测性较高，但其成本高、样本少、侵入性的特点限制了临床运用，而血浆生物标志物检测避开了这一缺点。目前国内临床尚无血液学标志物诊断AD的统一临界值。淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein， APP）、Tau、Nfl、GFAP 等 AD血液标志物在临床研究中展现出不错的应用前景，但同时要注意对这些指标异常值的定义。2023年，阿尔茨海默病协会国际会议上发布的一项最新的AD诊断指南草案纳入了血液生物标志物，血液生物标志 物近年来在 AD 诊断中显示出高准确率，该草案列出了体液和影像学生物标志物的预期用途。 表8 体液和影像生物标志物的预期用途 3.3.2.1   一般指标 认知障碍可能是由代谢、感染、中毒等因素导致，对于首次就诊的认知障碍患者需常规进行血液学检测，包括血常规、生化指标、甲状腺功能、叶酸、维生素B12、梅毒抗体等指标，以明确病因、危险因素和有无伴随疾病。 3.3.2.2 Aβ相关标志物 血浆总Aβ或Aβ42水平在家族性AD患者中增高，在散发性AD患者中早期增高，随着明显认知障碍出现，Aβ42水平及Aβ42/Aβ40比值均下降。相较于Aβ42或Aβ40的单独检测，血浆Aβ42/Aβ40比值与CSF Aβ42/Aβ40比值及Aβ-PET相关，在预测正常人向MCI或者向AD转化时更有价值。血浆 Aβ42/Aβ40比值在 AD 症状前阶段已经出现改变，因此可以准确识别认知未受损（CU）的 Aβ 病理学。然而，血浆 Aβ42/Aβ40 比值在 Aβ 阳性和 β阴性个体之间的倍数变化小（与CSF中的40%~ 60% 相比，减少为 8%~15%），因此可能没有 CSF Aβ42/Aβ40比值稳健。 3.3.2.3 Tau相关标志物 血液和CSF中T-tau水平间的相关性也较差，表明血液中大部分T-tau为外周来源，而中枢来源部分占比较小（约20%），导致无法检测正在发生的神经退行性变。然而，高基线水平的T-tau预示着更快的认知能力下降。血液中P-tau水平会随着Aβ的积累和AD病情严重程度的增加而增加，而在非AD引起的认知障碍个体中无该情况。血液中P-tau水平与Aβ、tau、神经退行性变程度、CSF生物标志物水平以及PET测量值相关，并能预测其变化；血浆P-tau231和P-tau217是提示早期Aβ变化的生物标志物。在早期已有Aβ沉积的个体中，P-tau231和P-tau217与Aβ-PET摄取密切相关；在基线尚无Aβ病理沉积的个体中，P-tau231及 P-tau217与Aβ-PET 摄取的纵向增加相关。血浆P-tau231及P-tau217的改变，发生在病理性Aβ斑块出现之前，能更早地反映早期大脑的Aβ变化，尤其是P-tau231，可能是最早异常的AD血液标志物。随着临床痴呆评估量表评分从0到3，P-tau181水平持续上升，但分别在CSF和PET发现Aβ异常后6.5年和5.7年才达到异常水平。此外，在MCI患者中，血浆P-tau181和P-tau217已被证明可以准确预测患者未来2~6年的认知能力下降和转化为AD痴呆的风险。然而，虽然血浆 P-tau是AD早期诊断的潜在生物标志物，但其在多种合并症（如慢性肾脏病、高血压等）患者中都会升高，易导致假阳性。 3.3.2.4 NFL Nfl是神经轴突损伤的标志，可以在CSF、血浆（血清）中同时检测，是目前最有前景的神经退行性病变（N）标志物。在认知正常群体中，血浆NfL水平随着年龄的增长而显著增加，并且在65岁以后更加明显。尽管血浆NfL作为AD诊断生物标志物相对于P-tau181或P-tau231表现较弱，但高于临界值的NfL水平预示着更快的认知衰退，因此，NfL可能作为认知衰退的预测因子。值得注意的是，在60岁以上的人群中，年龄对血清NfL水平的影响会越来越大，对肾功能和血容量等其他因素也有一定程度的影响。 3.3.2.5 GFAP GFAP是反应性星形胶质细胞增生症的标志。与AD的其他血液生物标志物不同，血清GFAP在确定脑Aβ病理加重方面远远优于CSF的GFAP。可能在于周期性冻融对 CSF 中的 GFAP 水平有显著影响，但对血清 GFAP 水平无明显影响。血浆GFAP在AD临床前阶段就开始升高，与临床AD发病率相关；而P-tau181及NfL水平与中度AD风险相关（9年以内），表明GFAP可能是一种早期AD生物标志物，早于P-tau181和NfL，这一观点也被近期研究证实。最后，血清GFAP还能鉴别AD与额颞叶痴呆，并预测CU的认知下降，以及MCI向痴呆状态的转换。 3.3.3 尿液无创性生物标志物检测 尿液也可以反映AD的病理特征，其中的代谢物、蛋白质和核酸等可能作为AD的生物标志物。尿液中AD7C神经丝蛋白作为AD标志物，其灵敏度和特异度都很高。其他潜在的尿液生物标志物还包括尿外泌体中Aβ42和P-S396-tau，尿液单核细胞趋化蛋白1，尿精氨酸代谢失调等，但其诊断价值仍需进一步临床实验证据支持。 3.3.4 其他体液生物标志物检测 AD体液标志物检测呈现高灵敏度、高特异度、早期预测的趋势特点，目前仍有许多有潜力的体液标志物在临床研究中。研究验证了外周血神经源性外泌体中的 Aβ42、T⁃tau 和 P⁃tau181可以区分AD患者与健康个体，并且外泌体突触蛋白可以作为在认知障碍出现前 5~7年预测 AD和 MCI 的生物标志物。 通过蛋白组学分析发现了神经源性外泌体的6种蛋白组合能够高精度地区分AD 患者和健康对照人群（AUC=0.978）。还有研究通过新开发的AD聚体活性检测器实现了对AD患者血浆中 Aβ 聚体活性和 Tau 聚体活性的无抗体检测，并证实Aβ聚体活性能够识别AD患者将其与CU 或非AD 痴呆区分开来（AUC=0.85~ 0.86。） 沈璐团队发现AD的发生、发展伴随着特异性的自身抗原抗体反应，并首次鉴定出具有诊断价值的7种 AD 特异性血清自身抗体，分别为MAPT、DNAJC8、KDM4D、SERF1A、CDKN1A、AGER 和 ASXL1。 3.4 基因检测 目前国内临床并不推荐非所有 AD 患者都进行基因检测。AD作为最常见的痴呆类型，家族性AD数量较少，仅占5%左右，而其中常染色体显性遗传的早发AD又仅占所有病例的1%，目前研究较多并确认的AD致病基因有早老素1（presenilin 1，PSEN1）基因、早老素2（presenilin 2，PSEN2）基因、APP基因，其中PSEN1基因突变最为常见，占75%~80%，而PSEN2基因突变则相对罕见，PSEN1突变的AD患者平均发病年龄比 APP 突变患者发病年龄更早，行为异常、语言功能受损、计算障碍等更易发生。PSEN2突变的AD患者发病年龄更大，易出现幻觉，2022年新报道了42个与AD及相关痴呆有关的基因位点，目前已有超过70 个基因位点被认为与AD及相关认知障碍相关。 编码载脂蛋白E（apolipoprotein E，AopE）的等位基因之一ApoE ε4是目前证据最强，同时也是研究最为广泛的AD易感基因，也是MCI向AD转化的危险因素。ApoE ε4杂合子携带者AD的患病风险增加2~4倍，ApoE ε4纯合子携带者患病风险更高，可以增加8~16倍。而对于有AD家族史的老年人来说，若携带ApoEε4则患病风险会更高。 目前国内临床开展应用较多的有ApoE基因分型，ε4纯合子及杂合子占20%~30%，但该阳性结果并不代表AD，仅能提示发病风险较高。而据临床表型对候选基因进行筛查有助于提高检出率。PSEN2突变可能更多导致迟发型AD，因此无论患者的发病年龄早晚，对于有痴呆家族史的AD患者都推荐行基因检测，尤其是家族史结合发病年龄和临床表型是预测有害变异的重要预测因子。鉴于临床表型和基因型的多样性，常染色体显性遗传AD家系推荐使用基因Panel或WES/WGS检测。 3.5 进行中的临床诊断试验 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 四 AD的防治及相关临床试验 4.1 AD的社区预防 由于目前AD的发病机制尚不明确，缺乏治愈AD的治疗手段，因此疾病一旦进展为AD将不可逆转。在疾病转归过程中，MCI阶段被认为具有高度异质性。研究表明，MCI患者可以逆转为认知正常状态，因此在MCI阶段开展早期识别与干预是防治AD的有效策略。在疾病进展至需要临床介入之前，社区可充分发挥其作用，基于简单社区筛查-早期影响因素识别-非药物干预-照护者赋能的全流程模式，实现AD的早期预防。居民可以自行实施或由社区组织个体简单的认知功能筛查，早期识别可能的影响因素。若发现问题，将对患者提供简单的非药物干预或科普居家干预方式，同时通过照护者赋能提高AD老年患者的居家生活质量。 4.1.1 基于社区的简单认知筛查 普及可供老年人及其家庭自行筛查或由社区提供初步简单筛查方式，有助于提高AD早期症状的发现率，更早地发现认知障碍症状。目前使用较多的可应用于社区的简单自我筛查问卷包括AD-8及简易认知量表（Mini-Cog）等。WHO也提出，先通过简单的记忆和定位测试筛查是否有认知减退，若发现认知衰退再进一步使用MMSE等量表评估认知能力。 4.1.2 基于社区的早期影响因素识别 MCI状态有3种临床转归结局：①部分进展为AD与其他类型痴呆；②不进展，不好转，病情保持稳定；③逆转为认知正常状态。若在MCI状态对相关因素及早实施措施，可实现认知功能的逆转。老年人发生MCI的影响因素众多，复杂且分布维度多样，总体可分为社会人口学、生活方式、疾病和心理维度，根据影响因素是否可改变可分为如吸烟、饮酒、饮食、运动、高血压、糖尿病、高脂血症、社交、文化程度、社会经济水平、独居、抑郁、睡眠、社区环境因素、认知活动等的可控因素，以及年龄、性别和基因测定等不可控的因素。识别可能的影响因素，有助于社区定位重点风险人群，有针对性地开展筛查与非药物干预等预防手段，在疾病早期或未发病时预防认知功能的下降。 4.1.3 基于社区的非药物干预方式 在识别了可改变的危险因素后，针对性地开展非药物干预是预防认知功能恶化的有效措施。在社区可开展的非药物干预方式包括单一干预或联合干预。单一干预中主要的干预方式为认知干预，分为认知训练、认知刺激和认知康复。运动干预主要包含有氧运动、抗阻运动和心身运动等，涵盖有氧运动、抗阻训练、平衡训练的综合运动干预方式。有条件的社区可在综合为老服务中心等老年 人活动场地设置计算机或 VR 训练设备，通过互联网技术手段开展非药物干预。除单一干预外，社区内可综合多种干预方式，形成联合干预，为MCI老人提供多样干预形式和丰富干预环境，对其整体认知功能及多个认知领域有良好的改善效果。 此外，继美国和欧盟等之后，中国脑计划于2021年正式启动，该计划拟通过建设“脑健康大数据平台（Brain Health Platform）”这一涵盖基因组学、影像学、症状学等多模态数据的平台，为我国的多种脑疾病的预防干预 提供支撑。基于该计划平台的开展，社区内的干预模式也将进一步更新。 4.1.4 基于社区的照护者赋能 目前我国AD患者的照护形式主要为居家照护 ，相较于社区及机构照护，居家照护多由配偶或子女实施，缺少照护的专业性，且持续不间断的照护多造成照护者压力、抑郁、焦虑等不良情绪。社区可充分发挥其紧密联系居民的特点，通过开展照护者赋能，在减轻照护者负担的同时提高其照护能力，有助于提高 AD 患者及其家庭的生活质量。可以从培训照护者及适老化改善居家照护环境入手，提高居家照护的效果，同时对家庭照护者提供心理和生理支持，减少其躯体及心理压力。 4.2 AD的治疗 目前已上市的AD治疗药物主要有多奈哌齐、加兰他敏、卡巴拉汀、美金刚以及甘露酸钠胶囊（GV-971）等，均以改善AD临床症状为主。近年来，以AD疾病修饰疗法（disease modifying treatment，MDT）为靶向的新药，尤其是针对Aβ和Tau蛋白的单克隆抗体等，成为了抗AD治疗的研究热点。此外，神经调控治疗、中医药治疗等也进展迅速。 4.2.1 Aβ单抗治疗 Aβ单抗药物是AD疾病修饰疗法的代表之一，其通过干预Aβ的产生、聚集和清除，延缓早期AD的发生、发展。近期，Aβ单抗治疗AD的临床试验取得了重要进展。 4.2.1.1 Aducanumab 由渤健研发的 Aducanumab（商品名 Aduhelm）是首个以 AD 疾病修饰疗法为靶向的治疗药物，主要适用于轻度痴呆阶段的 AD 患者。Ⅲ期临床试验 EMERGE研究显示，Aducanumab治疗78周后，主要临床终点临床痴呆评估量表⁃SB 评分下降延缓 22%，次要临床终点MMSE、ADAS-Cog13以及ADCS -ADL⁃MCI评分分别下降延缓18%、27%和40%，与对照组相比有显著差异，而在Ⅲ期ENGAGE研究中未达到主要及次要临床终点。 4.2.1.2  Lecanemab 2023 年 7 月 6 日，Lecanemab（商品名 Leqembi） 正式获 FDA 批准用于治疗 AD，成为全球第二款获 FDA批准上市的Aβ单抗药物，2024年1月中国国家药品监督管理局正式批准 Lecanemab（商品名乐 意保）在中国上市，治疗 18 个月后，治疗组主要结局指标临床痴呆评分总和下降幅度减少 27%，受试者脑内Aβ蛋白沉积及认知评分下降均改善，但Lecanemab 导致 26.4% 的受试者出现输液相关反应，12.6% 出现水肿或渗出等淀粉样蛋白相关的影像学异常。 4.2.1.3  Donanemab 2024 年 6 月 FDA 专家委员会通过了对 Don-anemab的上市前申请。目 前 ，Donanemab 已在国内完成Ⅰ期临床试验招募，Ⅲ期在国内的多中心临床试验正在招募中。 4.2.1.4  SHR-1707 SHR-1707是首款由国内恒瑞医药主导开发的用于治疗早期 AD 的人源化抗 Aβ 单克隆抗体，目前已在国内及澳大利亚健康人群中完成Ⅰ期临床试验。 4.2.2 神经调控治疗 基于AD病理生理学机制和神经调控技术的脑网络调节模式，开发安全有效的神经调控技术为治疗AD提供了新的思路。随着近年来无创神经调控技术的发展，神经调控技术不仅应用于改善AD患者认知功能，其对AD患者精神症状、睡眠障碍的作用也受到广泛关注。 神经调控治疗主要包括重复经颅磁刺激（repetitive transcranial magnetic stimulation，rTMS）、经颅交流电刺激（transcranial alternating current stimulation，tACS）、近红外光治疗、深部脑刺激、神经调控的联合治疗等方式。 目前对于临床阶段应用神经调控技术治疗AD仍有诸多问题需要解决。临床疗效与 刺激频率、刺激部位和刺激时间等参数密切相关。在临床研究中还需注意与刺激相关的不良反应以及相应的评估和记录，如头晕、头痛和皮肤感觉不适等。 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》） 4.2.3 干细胞及外泌体治疗 王刚等人报告国际首个采用人脂肪来源间充质干细胞外泌体（allogenic human adipose mesen- chymal stromal cells - derived exosomes，ahaMSCs -Exos）经鼻给药治疗 AD 的临床试验。与基线水平相比，中剂量组（4× 108 微粒）在第12 周时 ADAS -cog 评分下降 2.33 （1.19）分，MoCA 基础版评分增加 2.38（0.58）分，3组受试者Aβ或tau沉积改变差异尚无统计学意义。中剂量组显示海马萎缩程度可能存在偏少趋势，有待进一步临床试验探索验证。该试验无不良事件报告。 4.2.4 中医药疗法 肖天祎等人用美金刚作为基础用药，观察花青素治疗AD的有效性，结果显示，花青素联合美金刚治疗组与安慰剂联合美金刚相比，治疗前后 MMSE、MoCA 及 ADAS-cog 评分差异有统计学意义。针灸联合多奈哌齐（5 mg/d）干预12周后，与对 照组相比，治疗组 AD 患者 ADAS-cog 得分降低，干预后右侧楔前叶的 fALFF变化值最大。基于右侧楔前叶的功能连接分析表明治疗组改变的功能连接主要位于双侧颞中回。此外，国内目前正在进行的中医药治疗 AD 的临床试验还有益智清心方、黄芪、养血清脑片、虎杖益智颗粒等中药，以及针灸、穴位电刺激联合音乐治疗、针刺联合认知训练等疗法。 4.2.5 其他 包括补充维生素D3、音乐运动疗法、 园艺疗法、降糖药司美格鲁肽、抗癫痫药拉考沙胺和左乙拉西坦改善AD患者认知的临床试验也在进行中。 五 AD防止管理的公共卫生资源 （详见《中国阿尔茨海默病报告2024》）                            文章信息源于公众号Proteinnews，登载该文章目的为更广泛的传递行业信息，不代表赞同其观点或对其真实性负责。文章版权归原作者及原出处所有，文章内容仅供参考。本网拥有对此声明的最终解释权，若无意侵犯版权，请联系小编删除。 学如逆水行舟，不进则退； 心似平原走马，易放难收。 行舟Drug 每日更新 欢迎订阅+ 医药大数据|行业动态|政策解读

前言AIDD Pro 根据国内外各大网站以及人工智能药物设计主流新闻网站及公众号，从 AIDD会议、AIDD招聘，重大科研进展、行业动态、最新报告发布等角度，分析挖掘了每周人工智能辅助药物设计领域所发生的、对领域技术发展产生重大推动作用的事件，旨在帮助 AIDD领域研究人员和业内人士及时追踪最新科研动态、洞察前沿热点。如果您觉得符合以上要求的内容我们有遗漏或者更好建议，欢迎后台留言。科研进展2023年12月19日【靶点】J. Med. Chem. | 以艰难梭菌为靶点的头孢霉素类抗孢子药的设计、合成和评价2023年12月18日【蛋白质结构预测】J. Chem. Inf. Model. | 蛋白质结构预测的最新进展和挑战2023年12月18日【计算机辅助分子设计】Chem. Rev. | 离子液体作为先进工艺介质的计算机辅助分子设计：从基础到应用综述2023年12月18日【多任务学习】J. Chem. Inf. Model. | MT-EpiPred：多任务学习预测小分子表观遗传调节剂2023年12月18日【机器学习】J. Chem. Theory Comput. | 用于类药物分子键解离能预测的可转移机器学习原子间势2023年12月18日【SARS-CoV-2】Anal. Chem. | 基于高通量质谱法的SARS-CoV-2免疫测定方法的建立具体信息，请滑动下方文字1.【靶点】为了发现艰难梭菌产孢过程的小分子抑制剂，我们制备了一系列头孢替坦的C-7 α-(4-取代- 1h -1,2,3-三唑-1-基)乙酰胺类似物，头孢替坦是一种已知的艰难梭菌产孢特异性蛋白靶CdSpoVD的抑制剂。这些类似物通过CdSpoVD的体外结合试验和抗艰难梭菌的抑孢试验进行了评估。利用AlphaFold (AF)模型和CdSpoVD蛋白(PDB 7RCZ)的晶体结构预测对接分数(DS)来辅助进一步的设计概念。尽管化合物6a作为抑孢剂的效力比头孢替坦强一个数量级，但在艰难梭菌感染小鼠模型中的体内研究表明，化合物6a的孢子脱落能力与头孢替坦相当。重要的是，化合物6a没有广谱抗菌活性、毒性或溶血活性，因此具有进一步药物开发的潜力。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.3c01662DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.3c016622.【蛋白质结构预测】近年来，人工智能在蛋白质结构预测领域取得了重大进展。特别是，DeepMind的端到端模型AlphaFold2已经证明了预测许多未知蛋白质三维结构的能力，其准确性可与实验方法相媲美。这一突破为理解蛋白质结构和功能以及加速药物发现和生物医学领域的其他应用开辟了新的可能性。尽管人工智能在该领域取得了令人瞩目的成就，但仍存在一些挑战和局限性。本文综述了蛋白质结构预测的最新进展和面临的挑战。这些挑战包括预测多结构域蛋白质结构、蛋白质复合物结构、蛋白质的多种构象状态和蛋白质折叠途径。此外，我们强调了可以进行进一步改进的方向。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.3c01324DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jcim.3c013243.【计算机辅助分子设计】离子液体独特的物理化学性质、灵活的结构可调性和巨大的化学空间为其匹配不同的目标性质提供了巨大的机会，使其成为先进的工艺介质。问题的关键是如何高效、可靠地为特定的应用程序定制合适的ILs。在这方面，计算机辅助分子设计(CAMD)方法已被广泛应用于这一系列高知名度的化学品，即执行计算机辅助IL设计(CAILD)。这篇综述讨论了过去的发展，这些发展对CAILD的最新技术做出了贡献，并提供了一个关于未来工作如何加速laild的实际应用的观点。在CAILD的广泛背景下，综述了与il的正向结构-性质建模和反向分子设计相关的关键方面。对于前一个正向任务，介绍了各种IL的分子表示、建模算法以及IL的物理性质、热力学性质等代表性模型。对于后一种逆向任务，总结了不同分子设计方案的代表性作品。除了所取得的实质性进展之外，最后还提出了一些推动人文发展的未来展望。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.3c00223DOI：https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.3c002234.【多任务学习】表观遗传调节剂在各种疾病的治疗中发挥着越来越重要的作用。在这种情况下，有必要系统地研究这些药物的活性，并了解它们对整个表观遗传调控网络的影响，而不是仅仅关注单个靶标。这项工作介绍了MT-EpiPred，一种多任务学习方法，能够预测化合物对78个表观遗传靶标的活性。MT-EpiPred表现出色，平均auROC为0.915，能够处理少量目标。与现有方法相比，MT-EpiPred不仅扩大了目标池，而且在相同的数据集上取得了更好的预测性能。然后应用MT-EpiPred预测新合成化合物的表观遗传靶标(1)，其中分子靶标是未知的。该方法确定了KDM4D作为潜在靶点，随后通过体外酶抑制实验验证了该靶点，显示IC50为4.8 μM。MT-EpiPred方法已经在web服务器MT-EpiPred (http://epipred.com)中实现，提供免费访问。总之，这项工作为发现新的小分子表观遗传调节剂提供了一个方便和准确的工具，特别是在选择性抑制剂的开发和评估这些抑制剂对广泛的表观遗传网络的影响方面。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jcim.3c01368DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jcim.3c013685.【机器学习】我们提出了一个可转移的MACE原子间势，适用于含有氢、碳和氧原子的开壳和闭壳类药物分子。包括对自由基种类的准确描述扩展了键解离能(BDE)预测的可能应用范围，例如，在细胞色素P450 (CYP)代谢的背景下。在COMP6数据集上验证了MACE电位的可转移性，该数据集仅包含闭壳分子，其准确性优于现有的一般ANI-2x电位。MACE在两个CYP代谢特异性数据集(包括开壳结构和闭壳结构)上实现了相似的准确性。该模型使我们能够计算脂肪族C-H BDE，从而使我们能够比较提取氢的反应能，这是CYPs催化的脂肪族羟基化反应的限速步骤。在“CYP 3A4”数据集上，MACE获得了1.37 kcal/mol的BDE RMSE，并且比半经验AM1和GFN2-xTB方法以及直接预测键解离焓的ALFABET模型更好地预测了BDE等级。最后，我们强调了MACE电位在sp3C-H键延伸路径上的平滑性，并表明最小的延伸足以使MACE模型开始寻找甲氧基自由基介导的氢提取的合理的最小能量路径。总之，这项工作为进一步扩展化学元素，(cypp介导的)反应类别和完整反应路径建模奠定了基础，而不仅仅是BDEs。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jctc.3c00710DOI：https://doi.org/10.1021/acs.jctc.3c007106.【SARS-CoV-2】Covid-19大流行的严重影响凸显了对快速、可靠和高通量感染诊断方法的需求。目前的分析方法，无论是护理点检测还是集中检测，都不能满足对患者友好的检测、高要求和结果可靠性的要求。在这里，我们提出了一种两点分离按需诊断策略，该策略使用激光解吸/电离飞行时间质谱(LDI-TOF MS)，并采用稳定且可切割的离子探针作为质量报告器。使用该报告器可实现超灵敏、可中断、可存储、可恢复和高通量按需检测。我们描述了一个概念的演示，其中我们(i)设计和合成了一个激光可切割的报告基因(DTPA)， (ii)将报告基因偶联到抗体上并验证其功能，(iii)以良好的周转率和高灵敏度检测共轭报告基因，(iv)使用激光可切割的内标进行定量分析，(v)鉴定含有刺突蛋白的阴性和阳性样品。该方案具有极好的灵敏度(对SARS-CoV-2 Spike S1亚基抗体的amol)，无需任何扩增。该策略也适用于SARS-CoV-2以外的其他疾病抗原的检测。链接网址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.analchem.3c02421DOI：https://doi.org/10.1021/acs.analchem.3c02421上下滚动查看更多药企动态2023年12月22日【默沙东】全球首个！第一三共/默沙东HER3 ADC在美申报上市2023年12月22日【BMS】140亿美元！BMS收购Karuna，再鼎医药拥有核心产品中国权益2023年12月21日【第一三共】第一三共TLR7单抗国内获批临床，治疗系统性红斑狼疮2023年12月21日【强生】强生/杨森一款新型三特异性抗体在华申报临床，用于开发治疗B-NHL2023年12月20日【Sudo Biosciences】1.16亿美元！Sudo Biosciences开发下一代TYK2抑制剂2023年12月20日【云顶新耀】FDA完全批准全球首个IgA肾病药物，云顶新耀拥有中国权益各动态具体信息，请滑动下方文字1.【默沙东】12月22日，第一三共和默沙东共同宣布HER3-DXd（patritumab deruxtecan）的生物制品许可申请（BLA）获FDA受理并予以优先审评，适应症为既往至少接受过两种系统治疗的EGFR突变型局部晚期或转移性非小细胞肺癌（NSCLC），PDUFA日期为2024年6月26日。该产品也是首款申报上市的HER3 ADC。链接网址请戳我2.【BMS】12月22日，BMS宣布已与Karuna Therapeutics签订协议，将以每股330美元现金收购Karuna，总价为140亿美元。Karuna是一家专注于神经科学领域产品开发的创新公司，旗下核心产品毒蕈碱类抗精神病药物KarXT已在美国申报上市，用于治疗成人精神分裂症。该申请的PDUFA日期为2024年9月26日。如获得批准，KarXT将成为数十年来第一个具有新的药理机制，治疗精神分裂症的方法。链接网址请戳我3.【第一三共】12月21日，第一三共TLR7单抗DS-7011a在国内获批临床，用于治疗系统性红斑狼疮（SLE）。Toll样受体7（TLR7）的信号传导可驱动I型干扰素（IFN）的产生，从而促进自身反应性B细胞的激活，并与SLE的发病机制有关。有研究表明，抗小鼠TLR7单抗可提高自发发生狼疮的NZBWF1小鼠的存活率，并抑制了自身抗体的产生。链接网址请戳我4.【强生】12月21日，国家药监局药品审评中心（CDE）官网公示，强生旗下子公司杨森制药的一款三特异性抗体「JNJ-80948543 」临床试验申请，已获受理，用于开发治疗 B 细胞非霍奇金淋巴瘤（B-NHL）。JNJ-80948543 是一种潜在的同类首创三特异性抗体，用于治疗具有高度未满足医疗需求的B-NHL恶性肿瘤。目前正在进行针对复发/难治性非霍奇金淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者的 I 期剂量递增研究。链接网址请戳我5.【Sudo Biosciences】12月20日，Sudo Biosciences宣布完成1.16亿美元B轮融资。自2020年成立以来，该公司已筹集了总计1.57亿美元的资金。Sudo Biosciences是一家致力于设计和开发新药来改变患者生活的生物医药公司。该公司的管线靶向酪氨酸激酶2（TYK2）。链接网址请戳我6.【云顶新耀】12月20日，Calliditas Therapeutics宣布，该公司布地奈德迟释胶囊（商品名：Tarpeyo，Nefecon）获FDA完全批准，以降低成人原发性免疫球蛋白A肾病（IgAN）患者在疾病进展中的肾功能丧失风险。Tarpeyo目前是首个基于对肾功能测量获FDA完全批准的IgAN治疗药物。基于蛋白尿替代标志物，Tarpeyo于2021年12月首次获得FDA加速审批。链接网址请戳我上下滚动查看更多会议信息2024年2月28-29日 举办AntibodyChina 第七届抗体药物深度聚焦峰会2024年3月21-22日 上海恺默信息咨询有限公司举办SIT 2024第六届小分子药物创新与合作大会2024年3月21-22日 上海恺默信息咨询有限公司举办PDD 2024多肽药物产业发展大会2024年6月27-28日 举办上海求实医药咨询有限公司ING 2024第七届免疫及基因治疗论坛各会议具体详情和参会方式，请滑动下方文字AntibodyChina 第七届抗体药物深度聚焦峰会会议时间：2024年2月28-29日会议地点：上海会议主旨：峰会议题跨越抗体药物研发的最前沿，追踪最新的临床进展，致力于打破行业的封闭循环，破除行业内卷，助推创新多元发展！一切尽在抗体药物的年度产业大会！链接网址请戳我SIT 2024第六届小分子药物创新与合作大会主办方： 上海恺默信息咨询有限公司会议时间：2024年3月21日-22日会议地点：上海会议主旨：峰会议题跨越小分子药物研发的热点领域，一览当下化学创新药研发新动向，致力于打破行业的封闭循环，破除行业内卷，助推创新多元发展！一切尽在小分子药物的年度产业大会！链接网址请戳我PDD 2024多肽药物产业发展大会主办方： 上海恺默信息咨询有限公司会议时间：2024年3月21日-22日会议地点：上海会议主旨：共谈多肽减重药物、多肽药物的法规与申报、开发案例与趋势、CMC 各个环节中的难点与挑战。力求为多肽企业致力于多肽药物研究的专家及科研人员提供一个深度的思想碰撞及经验分享平台。链接网址请戳我ING 2024第七届免疫及基因治疗论坛主办方：上海求实医药咨询有限公司会议时间：2024年6月27日-28日会议地点：北京会议主旨：聚焦CGT领域开发的核心问题，破除技术壁垒，推动产业不断前进，开启生物医药产业下一个风口！链接网址请戳我上下滚动查看更多版权信息本文内容均由小编收集于公开的各个网络平台，发布的目的仅为了方便大家一站式了解AIDD行业信息，并未对发布源头进行真实性验证。如您发现相关信息有任何版权侵扰或者信息错误，请及时联系AIDD Pro（请添加微信号sixiali_fox59）进行删改处理。原创内容未经授权，禁止转载至其他平台。有问题可发邮件至sixiali@stonewise.cn关注我，更多资讯早知道↓↓↓