[发明专利]酵母NDI1基因及表达产物在制备治疗线粒体复合体Ⅰ缺陷的阿尔茨海默病药物上的应用

说明书

酵母NDI1基因及表达产物在制备治疗线粒体复合体Ⅰ缺陷的阿尔茨海默病药物上的应用，通过建立的Aβ诱导阿尔茨海默病细胞模型，确认酵母NDI1基因表达产物酵母复合体I(酵母NDI1蛋白)对人复合体I各方面功能异常和细胞病理的好转作用；并且通过建立的Aβ脑内注射阿尔茨海默病小鼠模型，确认脑内立体定位注射重组腺相关病毒AAV‑NDI1对线粒体功能、组织病理和神经病症的康复作用及安全性，为阿尔茨海默病的基因治疗方法提供研究基础，具有潜在的临床应用前景。

技术领域

本发明涉及基因治疗技术领域，具体涉及酵母NDI1基因及表达产物在制备治疗线粒体复合体Ⅰ缺陷的阿尔茨海默病药物上的应用。

背景技术

阿尔茨海默病(Alzheimer's disease，AD)是一种年龄相关的神经退行性疾病，其病理特征为β淀粉样蛋白(β-amyloid，Aβ)沉积形成的神经细胞外斑块和tau蛋白过度磷酸化形成的神经细胞内纤维缠结，伴有神经炎症、线粒体异常、突触功能缺失及神经元丢失。AD是老年痴呆的最主要类型，65岁及以上人群AD患病率约为4-8％，85岁以上则高达20-30％。其临床表现为进行性记忆减退和认知功能减退，部分患者伴有精神行为异常，晚期个体丧失生活自理能力，家庭和社会负担沉重。2018年世界阿尔茨海默病报告指出，2018年全球痴呆费用高达1万亿美元，预计2030年全球痴呆费用将升至2万亿美元。迄今人们对AD发病机制的理解尚不完全，且缺乏有效治疗药物，AD已成为全球公众健康重大问题。

根据有无家族史，AD可分为家族性AD和散发性AD。以发病年龄65岁为界，AD可分为早发性AD和晚发性AD。晚发散发性AD是AD的最主要类型，约占全部AD病例的95％，而家族性AD发病较早，约半数家族性AD患者携带淀粉样前体蛋白(APP)、早老素1(PS1)或早老素2(PS2)基因突变而呈常染色体显性遗传。目前AD发病机制的主流假说——淀粉样蛋白级联假说认为，Aβ生成清除的失衡导致Aβ异常聚集和寡聚体化，触发级联反应导致AD发生。但淀粉样蛋白级联假说并不能完全解释以下现象：①Aβ斑块负荷与认知损害程度的相关性很差；②脑内存在大量Aβ沉积的个体可以长期无临床症状及神经退行性病变的生化特征；③迄今为止完成的针对Aβ的免疫治疗临床试验均宣告失败。因此有学者们认为，AD不单是Aβ升高的下游结果，而是多因素导致的疾病；对于散发性AD，Aβ沉积可能是其它病理机制所致的继发性改变；线粒体功能异常可能是导致AD中晚发散发性类型的原发性病理因素。

近年来，基于AD患者脑组织及血小板、转基因小鼠、转基因细胞系及Aβ处理的哺乳动物细胞的研究发现，线粒体异常为AD病理改变的早期事件，提出了AD病理机制的线粒体级联假说。线粒体级联假说认为，一方面，遗传因素和衰老引起的线粒体功能障碍及伴随的氧化损伤，可导致Aβ的产生和沉积、突触变性和神经元丢失；另一方面，线粒体内APP和Aβ的沉积进一步损伤线粒体的结构和功能。具体地说，线粒体与APP/Aβ相互作用：一方面，病变线粒体是导致AD病理改变的原因。病变线粒体可通过多种途径影响APP的代谢，线粒体氧化磷酸化功能障碍产生的活性氧自由基，上调APP、β分泌酶、PS1的表达，促进APP通过β分泌酶途径的降解和Aβ的沉积。病变线粒体内NAD⁺/NADH比值降低，不利于APP通过α分泌酶途径的降解，β分泌酶途径的降解则相对增加，产生过多的Aβ。另一方面，AD病理改变又导致线粒体的进一步病变，形成恶性循环。

线粒体功能障碍是AD的一个早期特征，并且在其发病机制中起着重要作用。在Aβ沉积和tau缠结开始形成之前，AD患者线粒体功能已被证明受到影响，包括葡萄糖代谢减弱、线粒体酶失活和活性氧自由基(ROS)产生增加。在AD早期，线粒体动力学失调，糖酵解过程受到干扰，电子传递链蛋白复合体的酶活性受损，抗氧化酶活性下降。线粒体DNA(mtDNA)突变在AD线粒体功能障碍中起重要作用，与AD的发病相关。