Sci Adv丨齐鑫团队开发钙蛋白酶-2抑制剂，保护线粒体功能|复合物|活性|神经元|线粒体|钙蛋白酶|齐鑫

近年来，亨廷顿病、 tau 蛋白病等神经退行性疾病的共同致病机制逐渐浮出水面：线粒体功能障碍以及由内源性抑制剂CAST（钙蛋白酶抑制蛋白）缺失所驱动的异常钙蛋白酶 -2 （ calpain-2 ）激活，构成了多条致病通路交汇的关键节点。尽管在多个临床前模型中，基因上调 CAST 已被证实具有保护作用，但能否通过药理学手段精准靶向这一通路，同时避免广谱钙蛋白酶抑制带来的副作用，仍是领域内长期未解的核心问题。

近日，美国凯斯西储大学医学院齐鑫教授团队在 Science Advances 上发表了题为A Small-Molecule Stabilizer of theCalpastatin–Calpain-2 Complex Restores Mitochondrial Function and Mitigates Neurodegeneration的文章，研究团队通过系统的药物化学优化，从 CHIR99021 出发，开发出了一种具有中枢神经系统渗透性的先导化合物A36。该化合物彻底消除了可检测的GSK3抑制活性，通过选择性抑制钙蛋白酶-2从而保护线粒体功能，实现了对靶点的精准干预。

为明确 A36 的作用机制，研究者采用多层级实验设计，逐步构建起完整的证据链。他们首先在亨廷顿病神经元模型中对系列类似物进行筛选，结合线粒体功能检测锁定 A36 。利用药物亲和反应靶标稳定性技术（ DARTS ）联合液相色谱 - 串联质谱（ LC-MS/MS ），鉴定出 CAST 为 A36 的直接相互作用蛋白；进一步通过亲和选择质谱（ ASMS ）证实， A36 选择性结合 CAST– 钙蛋白酶 -2 复合物，而非 CAST- 钙蛋白酶 -1 复合物。基因敲低实验则最终确认， A36 的保护效应严格依赖于 CAST 与钙蛋白酶 -2 的存在。

在机制明确的基础上，研究者在多种疾病相关模型中系统验证了 A36 的疗效。在亨廷顿病患者 IPSC 分化的中型多棘神经元（ MSNs ）中， A36 显著恢复 CAST 水平，抑制钙蛋白酶 -2 过度激活，改善线粒体形态与功能。在 R6/2 亨廷顿病小鼠和 PS19 tau 蛋白病小鼠中， A36 不仅改善了线粒体完整性和神经元存活，还显著降低了突变亨廷顿蛋白（ mHTT ）与磷酸化 tau 蛋白（ p-tau ）的病理负荷，同时逆转了运动与认知功能障碍。

值得注意的是，研究揭示了 A36 作为一种 “ 蛋白质 - 相互作用稳定剂 ” 的独特作用模式：它通过选择性稳定 CAST 与钙蛋白酶 -2 的结合，防止 CAST 被降解，从而恢复内源性抑制机制，而非直接阻断钙蛋白酶活性。这一机制使其在避免广谱钙蛋白酶抑制剂相关毒性的同时，实现了对病理性钙蛋白酶 -2 活性的选择性调控。

综上，该研究首次确立了药物性稳定CAST–钙蛋白酶-2复合物作为神经退行性疾病的全新治疗策略，并将A36定位为首个具备转化潜力的同类首创（ first-in-class ）小分子候选药物。该策略不仅为亨廷顿病和 tau 蛋白病提供了全新的干预思路，也为其他以线粒体功能障碍与蛋白水解失衡为特征的神经退行性疾病开辟了可拓展的治疗方向。靶向 CAST– 钙蛋白酶 -2 相互作用界面，或将成为精准调控神经退行性病变复杂病理网络的又一重要突破口。

本文的独立第一作者为齐鑫课题组的研究科学家（ Research Scientist ）胡迪博士。共同通讯作者 Drew Adam 教授为药物化学优化做出了重要贡献。先导化合物 A36 获美国专利并已进入转化阶段。