帕金森病发病机制和干预策略的基础研究

项目名称：帕金森病发病机制和干预策略的基础研究首席科学家：起止年限：依托部门：

王晓民首都医科大学2011.12015.8教育部卫生部二、预期目标总体预期目标在本项目组已有的前期工作（973）成果和基础之上，通过对PDDAPD五年预期目标11-2PDPDPD风险基因的早期预警指标。2DA能神经元特异异常表达蛋白质、金属离子选择性聚集、线PDDA能神经元选择性、进行性变性死亡相关的新假说。3NMSPDNMSPDPDPD早期诊断的综合指标体系。4PETSPECTPD早期影像学诊断试剂；阐明若干候选化合物的作用机制，为开发新药奠定基础；建立灵长iPSPDPD的治疗提供新策略。5、发表文章、人才培养和专利SCI120IF5.03025-30300-32015三、研究方案总体学术思路：DAPD课题设置思路和各课题概况PDPD课题一DA能神经元本身的特性课题二）课题三）DAPDNMS（课题四NMSPDPDPD（课题五。通过该项目PD主要研究内容：PDPDPDPDPD研究目标：1PD独特的风险基因变异(如LRRK2-G2385RGBA-L444P、SNCA-rs356165PD期诊断中的作用；2、初步揭示特定风险基因突变/多态性与特定环境因素及老化之间的交互作用PD风险人群和早期预警指标的可能性；3、利用食蟹猴模型，阐明相关基因和环境毒素单独和相互作用的机制；41-2PDPDPD5、发表相关SCI收录文章不少于25篇，IF≥5.0的文章不少于6篇；6、培养博士后3-5名，博士与硕士生60-65名；7、申请专利3-5项。承担单位：首都医科大学课题负责人：陈彪课题参加人员：唐北沙，于顺经费比例：16.3%主要研究内容：DAPDDA（属离子以及线粒体等代谢及功能障碍DA研究目标：1DADA2、深入探讨铁离子代谢异常在PD发病中的作用；阐述胶质细胞在其中的作用；3PD（-Sy、PINK、DJ-）体损伤中的作用机制，探讨多巴胺能神经元中线粒体损伤对其进行性和选PDPDDA4、研究发表SCI论文25篇以上，其中IF≥5的不少于7篇；5、申请发明专利2-3项；6260-65承担单位：中科院上海神经科学研究所课题负责人：周嘉伟课题参加人员：谢俊霞、王光辉、柯♘经费比例：16.3%主要研究内容：PDDA能神经元进行性、选择性死亡的机制以及发现潜在的新的治疗靶点。研究目标：1DAPDPDPD2、明确内、外源性神经毒素对神经元、小胶质细胞和星形胶质细胞的影响；PD不同作用以及与神经元的相互影响；明确PHOXMMP9在PDPD3p75-Tr、p75-sortiiDA能神经元发育、p75-Trp75-sortii疗新靶点。4PD-SynPINK1活胶质细胞的过程中的作用，探讨干预胶质细胞活化的靶点，为防止PD进行性发展提供线索。5SCI30-405-86-8名，研究80-855-6承担单位：首都医科大学课题负责人：王晓民课题参加人员：胡刚、陈良为、杨慧经费比例：29.4%（含首席经费）主要研究内容：非运动症状（non-motorsymptoms,NMS）作为PD临床表现的重要组成部分，PDNMSPDNMS的发生率、病因、发生机制及与临床进程的关系，研究和阐NMSNMSPDPDPD研究目标：1前瞻性研究，明确PD睡眠障碍、认知功能障碍等各种NMSNMSPDPD2NMSPD（Tau-Sy或LRRK2多态性和环境暴露（接触农药、杀虫剂、脑外伤等）的关系；3（60岁及以上）各种NMSNMS预测PD4NMSPD结合，建立有助于PD5SC收录文章≥2篇，IF≥文章≥篇；6名，博士与硕士生名。拟申请专利承担单位：上海交通大学医学院附属瑞金医院课题负责人：陈生弟课题参加人员：贾建平、张巍经费比例：16.3%主要研究内容：研究PD相关基因的预警价值；研发针对PD患者NMS的诊断技术和方法，评PDPDPDPD天然海洋药物海带褐藻硫酸酯中药提取物远志皂苷的神经保护作用iPSPDPDPD和干预提出新的策略。研究目标：（一）PD病的预警、早期诊断1PD（血清α-SY、LRRK2、DJ-1蛋白；2、通过分子设计、化学合成，制备系列小分子化合物及其125I18F等手段，完善神经退行性疾病分子影像技术平台，研发出具有自主知识产权的PD[18F]AV-133G964前研究并进行新药临床研究申报；研究设计针对α-SYN5-HTPD（DementiawithLewyBode（二）PD病的干预新策略研究1PDPD2、明确PDPDPHOX/MMP9/JNK3与药物神经保护作用之间的关系，确定药物作用靶PD3PD患者的iPSPDiPSPDPD（三）发表文章、人才培养和专利1、发表SCI论文30-40篇；2、培养博士后6-8名，研究生80-85名；33-51承担单位：中山大学课题负责人：黎明涛课题参加人员：周江宁、朱霖、段维明经费比例：21.7%各课题之间相互关系研究方案与技术路线：课题1：老化、遗传及环境因素在帕金森病发病中的作用及机制研究PDPDPD社区老年人群PD多位点联合分析高风险低风险 风险变异携带者未携带者基因猴模型随访环境暴露动态对比因素调查随访作用模式环境因素干预综合评估临床表型影像改变治疗反应疾病进展涉及多风险基因的分子通路风险基因和环境因素对多巴胺神经元影响机制风险的影响疾病进展的影响互作用规律风险基因变异与环境因素相互PD课题2：黑质多巴胺能神经元选择性变性的特征及机制研究已知的差异表达的蛋白黑质/腹侧被盖区差异表达蛋白HSP22等基因敲除或转基因

PD致病蛋白(DJ-1等)免疫组化选择定位于线粒体Co-IP/黑质对损伤的易感性增高

铁离子摄入和转出障碍基因敲减PD（磷酸化、SUMO）

线粒体功能障碍

铁离子细胞共培养蛋白异常聚集 与3组交叉：胶质细胞的作用DA能神经元选择性死亡课题3：神经元-胶质细胞相互作用在帕金森病发生发展中的作用及机制研究MPTP/MPPMPTP/MPP基因敲除鼠/野生鼠基因敲除鼠/野生鼠PHOX/MMP9NGF/BDNF等营养因子ProNGF/ProBDNF等前体分子存活线粒体抑制剂p75-Trk神经元胶质细胞p75-sortilin凋亡线粒体损伤氧化应激PP2A/JNK凋亡自噬课题4：帕金森病非运动症状发生机制及早期临床预警指标的研究帕金森病NMS研究帕金森病NMS研究PD动物模型（食蟹猴和转基因鼠）回顾性病例-对照研究前瞻性追踪研究环境因素了解PD病人NMS的分布及其与关键风险基因、环境暴露、疾病进展和药物疗效反应的关系通过对有NMS的老年PD的风险及其与遗传和环境因素交互作用的规律和特点老化关键基因NMS对PD早期预警和诊断的敏感性和特异性全身单胺能神经元功能障碍与NMS发生的关系探索建立基于NMS的PD患病风险评估量表课题5：帕金森病预警、早期诊断与干预的新策略研究PD早期特异性功能改变[PD早期特异性功能改变[18F]AV-133、99mTc-Trodat-1G964针对-SYN蛋5-HT计与研究PD（非运动症状脑脊液、血液蛋白质组学、蛋白芯片筛选新标记物及已有的α-SYN、LRRK2、DJ-1功能影像学检测功能影像学检测临床大样本验证早期诊断2、PD的干预新策略研究PD动物模型iPS诱导PD动物模型iPS诱导增殖、扩增切割及磷酸化如何调控GSK-3T10、褐藻多糖硫酸酯、远志皂苷、姜黄素DA能神经细胞GSK-3定BimPHOX/MMP9/JNK3通路变化PD猴模型DA神经元变性死亡行为学变化，脑组织形态学变化PD为细胞移植治疗提供新理论PDiPS增殖、扩增PD病模型PD发病机制物靶点筛选PD病机制研究特色及创新点：973PDPD其主要特色和创新点是：1、新视角：从临床实际出发，将PD视为“由运动和非运动症状组成的一种全身PDPD供理论依据。2DAPD3PD早期预警和早期诊断的综合体系。4、特色资源：充分利用已经建立的、具有国际领先水平的全国多中心PD患者整体性。可行性分析：973在PD（）3000PD120002发现多种基因突变PD（3初步证明了某些基因位点分型及其与吸烟、饮茶、农药接触、脑外伤等环境暴露因素对PD发病风险的影响；-Syn（5）DA-SYNTH在DA（1）用蛋白质组学技术，已在PD者黑质中找到多个差异表达的蛋白质2在PDDA发现铁过度聚集的新机制3-SYN能障碍的新机制4Kir61Kir6K-ATP通道、PHOX、MMP9、proNGF、proBDNFDA能神经元生存稳态的改变及进行性变性死亡。NMS的相关研究中：NMS在PD2）PD模型猴黑质以外的、与NMS-SY（3）利用上述样本库，对PD-NMS的相关性进行了初步研究。DATVMAT22）PD3）iP细胞的慢病毒体系及体内外诱DA973PDPD备齐全，对本项目的开展起积极推动作用。973973973成奠定了坚实的团队基础。总之，本项目已具备了完成预期目标的可行性。四、年度计划研究内容 预期目标PDPD致病基因（GBA,α-Syn,LRR2龄性变化。纯化Hsp22Tg与knockoutDADAOmiPINKI活性的影响和抑制作用；观察激PKCPKC第 起的IRPs的磷酸化水平，并基因敲除的动物上进一步证实上述研究内容。应用Kir6.1一 MPTP-PD模型；体外建立神经元MPTP6-OHDA/LactacystiPD动物模型中神经营养因子合年 成、及其神经保护途径建立PINK1和α-Syn基因异常表达的细胞及动物模型。PD和社区老年人群究，分析PDNMS分布特点及其相关基因、或LRRK2）和环境因素，了解其PD疾病进展、预后以及药物疗效反应的关系；建立各种动物与细胞相关模型。显像探针的临床前药学研究；α-SYN5-HTGSK3α/PD

PDPD多态性与特定环境PDPD敏感脑区线粒体功能之间的关系。Hsp22DA受体的作用，并研究胶质细胞相关的细胞机理；获得αOmi的野生型和突变体的表达载体及体系并进行功能研究；IRPsPKC的活化进而引起致。PD模型及共培养体系。基于脑内PDDAPD纹状体系统星形胶质细胞和小胶质细胞活化对p75-Trk、p75-sortil胞生存和凋亡途径PINK1和基因异常表达与胶质细胞活化的关系。完成各种NMS相关问卷的准备工作，并完成在社区人群和PD队列中环境因素分组与基因分型，了解PD患者各种NMS分布及其关键风险基因、环境暴露、疾病进展和药物疗效反应的关系；完成建模体系。研究内容 预期目标抑制剂的治疗作用；在PD模型5.按照SFDA放射性新药申报要求中观察中药疗效；完善iPS细胞 完 成 99mTc-Trodat-1的诱导、增殖、向神经干细胞分 [18F]AV-133的各项试验；明确化、神经干细胞分选和体外扩增 磷酸化与PD的方法体系。 发生的关系及多肽抑制PD动物的治疗作用；明确药物在多种PD模型中的疗效；确定药物抗炎、抗氧化神经保护机制；建立稳定的iPS细胞的诱导、增殖、向神经干细胞分化、神经干细胞分选和体外扩增的方法体系。PD家系，利用已建1.1PDPD平台对收集的家系进行已知致病基因对PDPD相关的基因和基因突变；比较携关数据；阐明PD致病基因编码PD患者的临床蛋白的修饰对线粒体功能影响的第 表型、疾病进展和药物疗效反应 机制。PDα-Syn2.获得HSP22vavLRRK2磷在DA酸化对衰老过程中线粒体功能的作用；获得自噬相关的的表达载二 影响。 体以及建立EFGP-LC3稳定表达研究HSP22vavDA神经元的表达和水平的差EGFP-Hax-1、EGFP-Bcl-xl异对其易感性的影响；Omi、的稳定表达细胞年 Parkin和PINK对自噬的调控作 株；明确Omi和PINK对用；铁代谢相关蛋白在神经元和 损伤线粒体的自噬清除与否以胶质细胞中的表达异同；小胶质其对自噬相关蛋白的影响；小细胞对其他胶质细胞以及DA神质细胞内铁的水平影响其活化经元铁代谢功能的影响。 功能。PD时3.阐明脑内神经再生的调节作用及其机质细胞的功能调节及其与PD的制；应用星形胶质细胞Kir6.1条相关性；明确PD时黑质-纹状体研究内容研究内容预期目标件敲除鼠，制备MPTP-PD模型；分别应用内外源性神经毒素系统中小胶质细胞和星形胶质细胞的激活和分布，及其激活与神MPTP/6-OHDA/LPS建立炎症和氧经元损伤的先后时间关系及相互化应激PD动物模型；研究星形作用；明确PD脑内免疫异常和胶质细胞的BDNF等神经营养因子合成分泌、DA能神经元和DA氧化应激水平的改变；阐明活化星形胶质细胞通过其释放BDNF前体细胞的保护效应、p75-Trk介等神经营养因子、激活p75-Trk导途径、及其细胞内信号转导机途径和下游细胞内信号、发挥其制；检测Bcl-2上游分子PP2A或DA能神经元的神经保护效应机JNK对胶质细胞的活化的影响。4.通过前瞻性研究，对社区老年人PINK1α-Syn细胞活化的信号通路。群进行风险分层，并对具有相关4.NMS老年人群中，NMS与因素风险的个体进行NMS相关环境、遗传交互作用的规律和特随访并进行大规模基因多态性研点；确定其在PD早期预警和早究，分析其遗传特点；对建模后的动物进行病理标记物与行为学期诊断中的作用和意义；发现不同风险等级的社区老年人群；建观察。立不同年龄段动物模型的病理组5.显像探针的临床前药理药效学研织库。究；建立新探针的生物评价方法5.按照SFDA放射性新药申报要求与筛选方法；评价PD究；筛选所合成的新探针；.明作用；体外建立神经元-胶质这一事件细胞共培养体系，观察药物对神在PDPD经元的营养、对小胶质细胞和星疗短肽；阐明药物的神经营养和导DA神经保护作用机制是否与抑制小胶质细胞激活、放大星形胶质细元。胞营养作用有关，初步明确药物iPS细胞定向分化来的DA能神经元。研究内容 预期目标PD家系，利PD（MPTP）PD及其机制。vavDA性中的作用和机理；进一步深入OmiPINK第 和动物模型研究环境因素（农药及药物）对Omi、和三 的影响。敲除对星形胶质D-Serine/ATP/GluPD的年 相关性；应用小胶质细胞敲除鼠制备MPTP-PD模型分PHOX/MMP9表达和功能

发现个与PDPD致病基因编影响与机制。hsp22OmiPINKPDBDNF影响神经元铁代谢。阐明发生发展中的作用；阐明PDPHOX/MMP9的表达以及在黑PHOX/MMP9受MAPKs/NF-kB的信号转导机制；研究活化小胶化小胶质细胞释放proNGF、proNGFproBDNFproBDNFDAn径和相关下游信DA能神经元凋亡的作径、及其细胞内信-SynPINK1号转导机制；通过检测LC3-II的化应激和自噬与胶质细胞活化的水平，确定自噬水平与胶质细胞关系。4.活化的关系。对风险人群进行进一步随访；对4.初步分析不同风险等级人群出现NMS及PD的情况；初步分析建建模动物进一步观察；以不同龄模动物病理变化与NMS之间的动物（食蟹猴和转基因鼠）为模相关性；研究α-Syn等关键基因型，分析嗅球、脑干相关神经核NMS三者之间的关团、肠道及心脏自主神经中α-Syn等关键基因的改变，及其与系。NMS的变化关系。研究内容 预期目标继续筛选、随访追踪社区人群中携带易感基因或暴露环境危险因PDPD致病基因突变检测技术平台对收集的家系进行PD病理进展之间的关系；进一步在环境毒素所致PD模型猴研究中判定上述蛋白在外周表达的变化作为PD开展GSTO1DJ-1SUMO化位点突变动物第 粒体清除的化合物的激对胶质细胞参与神经元铁代谢影响。敲除对小胶质细四 胞活化、致炎因子生成与释放的影响及其与DA能神经元损伤相关性；应用神经干细胞条件敲除鼠，研究年 通道对PD时脑内神经再生的节及其相关的信号转导机制；PHOX/MMP9 基因敲除鼠中观察MPTP/6-OHDA/LPSDA能神经DAp75-Trp75-sortii

1-2PDPD致PD性。vavPD相关蛋白的功能影响以及其在疾病发生中的作用；初步获得具有保护作用的化合物；胶质细胞通过iNOS阐明PD神经损伤与修复的关系；明确PHOX/MMP9与小胶质细胞介导的免疫炎症和氧化应激的关系，及其在DA能神经元损伤和PD生发展中的作用；初步阐明p75-Tr、p75-sortii子表达和激活的相关调控机制、及其作为DA能神经元生存和抑制凋PINK1阐明基因与环境毒素的相NMSα-SYN与环境毒素机制线路；预期200PD400NMS样本库。

mTor

确定显像探针自动合成工艺；明胶质细胞活化的时相关系。NMSPD利用基因转基因鼠及毒素暴露鼠模型研究α-SYN

确药物有效剂量的毒性范围，药物的半衰期、药代动力学特点，为进一步的药物开发奠定基础；初步明确PD细胞变性死亡机制并筛选出抗PD药物。研究内容NMS制。显像探针自动化合成标记SOP完善和应用研究；新探针的放性标记方法研究与应用； 阐明调控Bim稳定性的机制及其在神经元死亡/PD发中的作用；在急性和长期动物验中，检测药物有效剂量对重组织器官的毒性作用，并系统行药物毒性、药代动力学研究建立携带特定基因突变PD患的iPS细胞模型，研究细胞变性死亡机制和筛选抗PD药物。继续筛选、随访追踪社区人群中携带易感基因或暴露环境危险因素的个体；研究候选神经保护剂（如EGCG、姜黄素等）对上述基因及其编码蛋白在外周和中枢表达的影响，分析其保护DA神经元的机制，找出其神经保护作用的靶点。对前一年获得的保护作用的化合第 物的保护作用在动物模型上进步鉴定，并探讨其作用机制；五 帕金森病的中的作用及其生物学机制。MPP+/LPS对各种混合培养DA能神经元损伤的影响年 及其机制；长时程实时观察PHOX/MMP9基因敲除鼠黑质神MPP+/6-OHDA/LPS

预期目标对社区人群中存在