Niemann-Pick type C（NPC）是一种由NPC1或NPC2基因突变引发的罕见溶酶体贮积症，患者因细胞内胆固醇转运障碍而出现进行性神经退行性病变与肝功能损伤，多数婴儿期发病者在20岁前死亡。2026年8月17日，中国科学院水生生物研究所曹宏研究员团队在《Science Advances》期刊发表研究论文“Mito-TEMPO improves survival rates in npc1-knockout zebrafish by reducing oxidative stress and enhancing mitophagy via Sod2”。该研究利用CRISPR/Cas9技术构建的npc1基因敲除斑马鱼模型，系统评估了线粒体靶向抗氧化剂Mito-TEMPO对NPC疾病早期死亡率和相关病理特征的影响，并结合体外U18666A诱导的HepG2细胞模型，深入探讨了其分子机制。
研究团队首先通过蛋白质组学比较了NPC1-KO斑马鱼与野生型在1月龄时的蛋白表达差异，发现KO鱼中线粒体与溶酶体相关蛋白显著下调，而氧化应激相关蛋白则明显上升，其中超氧化物歧化酶2（Sod2）的下调尤为突出。随后团队的分子对接实验显示Mito-TEMPO与斑马鱼和人源SOD2蛋白均具有较强结合亲和力，结合能达到-7.2和-7.0 kcal/mol。进一步地，团队在生存实验中，从孵化后开始隔天给予100 μM Mito-TEMPO浸泡处理的KO鱼，其60天生存率较未处理KO组明显提高，效果与阳性对照药β-环糊精相当。研究团队组织学染色进一步证实，Mito-TEMPO处理后KO鱼肝脏和肠道中的脂质和胆固醇堆积显著减少，血清转氨酶、甘油三酯和总胆固醇水平也明显回落，同时整体ROS和丙二醛含量被有效压低。
在机制层面，研究团队借助透射电镜观察到NPC1-KO斑马鱼肠道细胞中线粒体呈现肿胀和脂滴大量聚集，而自噬小体包裹受损线粒体的结构稀少，Mito-TEMPO处理则使这些超微结构异常得到逆转。免疫印迹和免疫荧光染色结果显示KO鱼中Lc3b表达上调、Park2水平下降，Mito-TEMPO却能够降低Lc3b并恢复Park2蛋白量，提示药物可能解除了线粒体自噬过程的阻滞。体外实验中，U18666A诱导的HepG2细胞同样出现胆固醇积聚、ROS爆发和线粒体膜电位下降，Mito-TEMPO以12.5至50 μM浓度梯度依赖性地逆转了这些损害。通过pmCherry-GFP-LC3B和pmCherry-GFP-FIS1 101 − 152 101−152双荧光报告系统，研究团队发现Mito-TEMPO有效增加了自噬溶酶体和线粒体溶酶体的数量，说明它确实促进了被阻断的线粒体自噬通量。
进一步流式细胞术分析显示Mito-TEMPO处理提高了PINK1和PARK2表达并降低了p62水平，同时下调了外膜蛋白TOMM20和内膜蛋白COX-IV，这些变化均指向PINK1/Parkin依赖的线粒体自噬途径被激活。为了验证SOD2在这一过程中的核心作用，研究团队构建了SOD2敲低和过表达质粒并转染至HepG2细胞。过表达SOD2本身即能模拟Mito-TEMPO降低胆固醇和ROS的效果，而SOD2敲低则部分抵消了Mito-TEMPO的保护作用，同时削弱了其对PINK1/Parkin通路的激活效应。这些结果明确了Mito-TEMPO通过增强SOD2表达来减轻氧化应激、进而恢复PINK1/Parkin介导的线粒体自噬，构成了该药物改善NPC疾病早期生存的重要分子基础。
该研究首次在脊椎动物NPC模型中证实了线粒体抗氧化剂联合自噬增强的治疗策略具有可行性，并为SOD2作为NPC潜在治疗靶点提供了直接证据。曹宏团队表示后续将利用Parkin或PINK1条件性敲除模型进一步验证这一通路，并评估Mito-TEMPO与胆固醇清除剂联合用药的协同潜力，以期为高致死性早发型NPC患者带来更有效的临床干预方案。
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