Midkine เทียบกับ Amyloid: โปรตีนพัฒนาสมองยับยั้งการประกอบ Aβ และการก่อตัวของคราบพลัคอย่างน่าประหลาดใจ

ในแคตตาล็อกโปรตีโอมิกส์ขนาดยักษ์ของสมองอัลไซเมอร์ มีโปรตีนชนิดหนึ่งที่ไม่ค่อยได้รับความสนใจปรากฏขึ้นอยู่เรื่อยๆ นั่นคือ มิดไคน์ (MDK) โปรตีนชนิดนี้มีระดับสูงขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในช่วงแรกของโรค และมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับอะไมลอยด์-β (Aβ) แต่บทบาทของมันในพยาธิวิทยายังคงเป็นปริศนามายาวนาน ทีมวิจัยและพันธมิตรของเซนต์จูดได้ศึกษา "แบบจำลองโมเลกุลสู่สัตว์" และแสดงให้เห็นว่า MDK ทำให้การรวมตัวของเส้นใยอะไมลอยด์อ่อนลง และส่งผลต่อการสร้างคราบพลัคอะไมลอยด์ โดยพื้นฐานแล้ว MDK เป็น "สารต้านเกล็ดเลือด" ตามธรรมชาติของ Aβ ซึ่งสมองเองก็เพิ่มจำนวนขึ้นเมื่อเกิดโรค

ความเป็นมาของการศึกษา

ปัจจุบันโรคอัลไซเมอร์ได้รับการรักษาโดยใช้ "กระบวนทัศน์ต่อต้านอะไมลอยด์": แอนติบอดีต่ออะไมลอยด์-β (Aβ) จะทำให้คราบพลัคใสและชะลอการเสื่อมถอยทางสติปัญญาได้ในระดับปานกลางในระยะเริ่มแรก ในปี พ.ศ. 2566 สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (FDA) ได้อนุมัติยา Lecademab และในปี พ.ศ. 2567 ได้อนุมัติยา Donanemab ในขณะเดียวกันก็มีการถกเถียงกันเกี่ยวกับความสมดุลระหว่างประโยชน์และความเสี่ยง (ARIA - อาการบวมน้ำ/เลือดออก) ความพร้อมจำหน่าย และต้นทุน ดังจะเห็นได้จากการตัดสินใจของ EMA/NICE และการอภิปรายในสื่อทางคลินิก ภาพรวมของการรักษากำลังดีขึ้น แต่ยังคง "แคบ" จำเป็นต้องมีเป้าหมายและวิธีการเพิ่มเติมที่ไม่เพียงแต่กำจัดคราบพลัคที่เกิดขึ้นแล้วเท่านั้น แต่ยังป้องกันไม่ให้เกิดและเจริญเติบโตของ Aβ อีกด้วย

หนึ่งในวิธีที่มีแนวโน้มดีคือการอาศัยกลไกต้านเกล็ดเลือดภายในของสมอง มีการอธิบายว่ามนุษย์มีโปรตีนของตนเองที่เรียกว่า "chaperones" ซึ่งทั้งในหลอดทดลองและในแบบจำลองสามารถรบกวนระยะเริ่มต้นของการประกอบ Aβ ได้ เช่น คลัสเตอร์ริน อะพอลิโพโปรตีน อี ทรานส์ไทเรติน โดเมน BRICHOS เป็นต้น ภาพนี้ยังไม่ชัดเจน โปรตีนบางชนิดที่มีความเข้มข้นทางสรีรวิทยาจะชะลอการเริ่มต้นของการเกิดเส้นใย ในขณะที่โปรตีนบางชนิดในบางบริบทกลับสามารถส่งเสริมการเกิดเส้นใยหรือการจับตัวของ "เมล็ด" ของเซลล์ได้ ดังนั้นจึงมีความสนใจในสารควบคุมภายในเหล่านี้ ซึ่งมีบทบาทใน Aβ ที่เสถียรและสามารถทำซ้ำได้

ด้วยเหตุนี้ ความสนใจจึงถูกดึงไปที่มิดไคน์ (MDK) ซึ่งเป็นปัจจัยการเจริญเติบโตที่จับกับเฮปาริน ซึ่งมีบทบาทในการพัฒนาระบบประสาท การฟื้นฟู และการอักเสบ ในส่วนโปรตีโอมิกส์ของสมองในผู้ป่วยอัลไซเมอร์ ค่า MDK จะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ระยะเริ่มแรกและมีความสัมพันธ์กับ Aβ แต่เป็นเวลานานที่ยังไม่ชัดเจนว่าเป็นเพียง "เครื่องหมายของปัญหา" หรือเป็นผู้มีส่วนร่วมในกระบวนการนี้ ชีววิทยาของมิดไคน์ชี้ให้เห็นความเป็นไปได้ทั้งสองอย่าง นั่นคือ เป็นโปรตีนที่เกิดจากความเครียด ซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามความเสียหายที่หลากหลายทั้งในระบบประสาทส่วนกลางและส่วนปลาย โดยมีปฏิสัมพันธ์กับระบบรับหลายระบบ

บทความใหม่ในวารสารNature Structural & Molecular Biologyได้ปิดช่องว่างความรู้นี้โดยเปลี่ยนจากการสังเกตไปสู่เชิงกลไก โดยแสดงให้เห็นว่า MDK จับกับ Aβ ทางกายภาพและยับยั้งการเกิดเส้นใยในวิธีการหลายมุม (ThT, CD, EM, NMR) และในแบบจำลอง 5xFAD การสกัด Mdk ออกจะเพิ่มภาระอะไมลอยด์และการกระตุ้นไมโครเกลีย กล่าวอีกนัยหนึ่ง สมองเองดูเหมือนจะสร้าง "สารต้านเกล็ดเลือดตามธรรมชาติ" และการสูญเสียสารนี้ทำให้พยาธิวิทยารุนแรงขึ้น ซึ่งเป็นแนวคิดที่ทำให้ MDK เป็นแกนหลักที่น่าสนใจสำหรับทั้งไบโอมาร์กเกอร์ความเสี่ยง/การลุกลามของโรคและสารเลียนแบบการรักษาที่สามารถรองรับการป้องกันภายในควบคู่ไปกับแอนติบอดี

วิธีการทดสอบ: จากหลอดทดลองและสเปกตรัมไปจนถึงหนูทรานสเจนิก

ขั้นแรก นักวิจัยได้ศึกษาเคมี: ว่า MDK แบบรีคอมบิแนนท์ส่งผลต่อการเกิดเส้นใย Aβ40 และ Aβ42 อย่างไร เพื่อทำสิ่งนี้ พวกเขาได้ทำการทดสอบการเรืองแสงด้วย thioflavin T, ไดโครอิซึมแบบวงกลม, กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบคอนทราสต์เชิงลบ และ NMR ควบคู่กันไป วิธีการทั้งหมดเห็นพ้องต้องกันว่า MDK ยับยั้งการก่อตัวของเส้นใยและจับกับเส้นใย Aβ ที่แยกได้จากสมองมนุษย์ที่เป็น AD จากนั้นก็มาถึงสรีรวิทยา: ในแบบจำลองอะไมลอยโดซิส 5xFAD การน็อคเอาท์ทางพันธุกรรมของ Mdk นำไปสู่การสะสมของ Aβ มากขึ้น การกระตุ้นไมโครเกลียเพิ่มขึ้น และการเติบโตของคราบจุลินทรีย์ ในทางตรงกันข้าม การมีอยู่ของมิดไคน์ “รักษา” พยาธิวิทยาให้ต่ำลง สุดท้าย การวิเคราะห์โปรตีโอมิกส์ด้วยแมสสเปกโตรเมทริก (โปรตีโอมที่สมบูรณ์และไม่ละลายในผงซักฟอก) ยืนยันว่าในกรณีที่ไม่มี Mdk, Aβ และเครือข่ายโปรตีนที่เกี่ยวข้อง รวมถึงส่วนประกอบของไมโครเกลีย จะเติบโตในสมองหนู สิ่งนี้รวมกันเป็นภาพบทบาทของ MDK ในการป้องกันพยาธิวิทยาของอะไมลอยด์

พวกเขาทำและวัดอะไรบ้างกันแน่?

• ในหลอดทดลอง: Aβ40/Aβ42 + MDK → การเรืองแสง ThT, CD, CEM เชิงลบ และ NMR “การช่วยเหลือ” สัญญาณโมโนเมอร์ Aβ ซึ่งโดยปกติแล้วจะถูก “ปิดเสียง” ด้วยการรวมตัว
• การสาธิตความสัมพันธ์ของ MDK กับเส้นใย Aβ จากสมองของผู้ป่วย AD ทั้งแบบ ex vivo และ in situ
• ในร่างกาย: การน็อกเอาต์ Mdk เมื่อมี 5xFAD → มีคราบจุลินทรีย์และการกระตุ้นไมโครเกลียเพิ่มมากขึ้น นอกจากนี้ยังมีโปรตีโอมิกส์ของเนื้อเยื่อทั้งหมดและเศษส่วนที่ "ไม่ละลายน้ำ" ซึ่งมีการสะสมของมวลรวม
• เปิดข้อมูล: การเปลี่ยนแปลง NMR ได้ถูกอัพโหลดไปยัง BMRB 17795 ไฟล์โปรตีโอมิกส์ดิบได้ถูกอัพโหลดไปยัง PRIDE (PXD046539, PXD061103, PXD045746, PXD061104)

ผลการค้นพบที่สำคัญ

ผลลัพธ์สำคัญคือ มิดไคน์ป้องกันไม่ให้ Aβ รวมตัวกันเป็นเส้นใยที่เสถียร และการไม่มีมิดไคน์ในสมองของสิ่งมีชีวิตจะยิ่งทำให้พยาธิสภาพของอะไมลอยด์รุนแรงขึ้น มิดไคน์จะโคโลคัลไลซ์กับ Aβ ในตัวอย่างมนุษย์ และมีปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพกับเส้นใย ซึ่งสอดคล้องกับแนวคิดของ "เบรกตามธรรมชาติ" ต่อการรวมตัวกัน ในหนูที่ไม่มี Mdk ไม่เพียงแต่ Aβ เองจะเติบโตเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโปรตีน "ที่ประกอบกัน" ในเครือข่ายและสัญญาณของกิจกรรมไมโครเกลีย ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ที่ชัดเจนถึงการเพิ่มขึ้นขององค์ประกอบการอักเสบของพยาธิสภาพ

เหตุใดสิ่งนี้จึงสำคัญในบริบทของ “ยุคต่อต้านอะไมลอยด์”

เราได้ก้าวเข้าสู่ยุคของแอนติบอดีต่อต้าน Aβ แล้ว แต่แอนติบอดีเหล่านี้ยังห่างไกลจาก "ยาครอบจักรวาล" อยู่มาก: ประสิทธิภาพปานกลาง ความเสี่ยงของ ARIA และเกณฑ์การคัดเลือกที่เข้มงวดจำกัดการใช้งาน การเกิดสารควบคุมการเกิดเส้นใยชนิด endogenous fibrillogenesis ได้เปิดทางใหม่: สนับสนุนกลไกการต่อต้านเกล็ดเลือดของสมองเอง มีทางเลือกมากมาย ตั้งแต่การเลียนแบบโดเมน MDK และสารประกอบที่คงตัว ไปจนถึงกลยุทธ์ทางชีวภาพเพื่อเพิ่มการทำงานของแอนติบอดีในช่องที่ถูกต้อง แต่ก่อนที่จะพูดถึงการรักษา จำเป็นต้องมีการทดสอบอย่างเข้มงวดเกี่ยวกับความปลอดภัยและผลกระทบระยะยาวในสัตว์ขนาดใหญ่และในมนุษย์

สิ่งนี้สามารถเป็นประโยชน์ได้ตั้งแต่ในขั้นตอนการวิจัยแล้ว

• แกนไบโอมาร์กเกอร์: ระดับ/ตำแหน่งของ MDK เป็นเครื่องหมายการแบ่งชั้นของความเสี่ยงของการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของปริมาณอะไมลอยด์ (ร่วมกับ PET-Aβ และพารามิเตอร์ของน้ำไขสันหลัง)
• แนวทางแบบผสมผสาน: พื้นหลังต้านเกล็ดเลือด "อ่อน" ผ่านทางเส้นทาง MDK + การกำจัด Aβ (แอนติบอดี) ที่มีอยู่แบบกำหนดเป้าหมายสามารถให้การเสริมฤทธิ์กันในทางทฤษฎีได้
• เบาะแสเชิงโครงสร้าง: ข้อมูล NMR/CEM จะแนะนำไซต์ปฏิสัมพันธ์ MDK-Aβ สำหรับการออกแบบโมเลกุล/เปปไทด์ขนาดเล็ก

วิธีการ “มองเห็น” มัน: เทคนิคเล็กๆ น้อยๆ

การวิเคราะห์แบบไตรแองกูเลชันสเปกโทรสโกปีมีความสำคัญ เนื่องจากแต่ละวิธีจะบันทึกลักษณะการรวมตัวที่แตกต่างกัน: ThT มีความไวต่อแผ่นเบตาของเส้นใย; ไดโครอิซึมแบบวงกลมจะติดตามการเปลี่ยนผ่านเชิงโครงสร้าง; CEM แสดงสัณฐานวิทยาของเส้นใย; NMR บันทึก “การหายไป” ของสัญญาณโมโนเมอร์เมื่อสารประกอบเชิงซ้อนมีขนาดใหญ่ขึ้น ในกรณีนี้ MDK ลดสัญญาณ ThT เลื่อนสเปกตรัม CD เปลี่ยนรูปแบบเส้นใย CEM และส่งสัญญาณ Aβ NMR กลับมา ซึ่งสอดคล้องกับการชะลอและ/หรือเปลี่ยนเส้นทางของเส้นทางการรวมตัว ในสมอง 5xFAD ที่ไม่มี Mdk ภาพจะสะท้อนให้เห็น: มีโปรตีน Aβ และโปรตีนดาวเทียมมากขึ้น รวมถึงไมโครเกลีย “ที่ขอบ”

ข้อจำกัดที่สำคัญ - อย่าสับสนระหว่าง "ผล" กับ "ยา"

นี่คืองานวิจัยพื้นฐาน: หลอดทดลอง + หนู งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นถึงบทบาทของ MDK ในชีววิทยาของอะไมลอยด์ แต่ไม่ได้พิสูจน์ว่าการเพิ่ม midkine นั้นปลอดภัยและเป็นประโยชน์สำหรับการรักษาระยะยาวในมนุษย์ MDK มีชีววิทยาที่กว้าง (การพัฒนา การงอกใหม่ การอักเสบ) ดังนั้นการแทรกแซงทางระบบอาจมีผลที่คลุมเครือ “ขนาดยา-เป้าหมาย-ช่องว่าง” ที่แท้จริงในสมองยังคงเป็นคำถามที่ยังไม่มีคำตอบ สุดท้ายนี้ 5xFAD เป็นแบบจำลองทางพยาธิวิทยาของอะไมลอยด์ที่มีประสิทธิภาพแต่เฉพาะเจาะจง จำเป็นต้องมีการยืนยันในแบบจำลองอื่นๆ และในมนุษย์เพื่อความเกี่ยวข้องทางคลินิก

สิ่งที่ควรทำต่อไปคืออะไร?

• เพื่อสร้างแผนที่โดเมนการโต้ตอบ MDK-Aβ และทดสอบเปปไทด์เลียนแบบ/ต่อต้านการรวมตัวในร่างกาย
• เพื่อทดสอบปริมาณการตอบสนองและความปลอดภัยของระดับ MDK ที่เพิ่มขึ้นในระยะยาวในสมองของสัตว์ขนาดใหญ่
• เพื่อเปรียบเทียบระดับ CSF/plasma MDK กับพลวัตของ PET-Aβ และวิถีการรู้คิดในมนุษย์ (กลุ่มตามยาว)

สรุปสั้นๆ - ข้อเท็จจริงสามประการ

• Midkine (MDK) เป็นโปรตีนภายในร่างกายที่ลดการสร้างเส้นใย Aβ40/Aβ42 และเกี่ยวข้องกับเส้นใยอะไมลอยด์จากสมอง AD
• การน็อคเอาท์ Mdk ในโมเดล 5xFAD จะทำให้มีคราบพลัคมากขึ้น โปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ Aβ สะสม และการทำงานของไมโครเกลีย
• นี่เป็นแกนการป้องกันผู้สมัครที่สามารถพัฒนาเป็นไบโอมาร์กเกอร์และทิศทางการรักษา แต่ยังคงมีขั้นตอนการทดสอบหลายขั้นตอนก่อนที่จะถึงคลินิก

ที่มา: Zaman M. และคณะMidkine ลดการสะสมของเส้นใยอะไมลอยด์-βและการก่อตัวของคราบจุลินทรีย์ Nature Structural & Molecular Biology, 21 สิงหาคม 2025 DOI: https://doi.org/10.1038/s41594-025-01657-8