在国家自然科学基金项目（项目编号：81930107，81825023，82174013）等资助下，中国药科大学中药学院齐炼文/张蕾课题组、多靶标天然药物全国重点实验室李萍课题组、江苏省人民医院刘康课题组等合作开展慢性肾病的靶标发现与药物研发，发现神经氨酸酶NEU1是诱发慢性肾病的关键因子，筛选并确证丹参中丹酚酸B是NEU1的天然高亲和抑制剂并依赖NEU1发挥防治肾纤维化的作用。相关研究成果以“Neuraminidase 1 promotes renal fibrosis development in male mice”为题，长文形式于2023年3月27日在Nature Communications上在线发表，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37450-8。
神经氨酸酶（Neuraminidase）的研究主要集中在流感病毒领域，该类蛋白在流感病毒的复制、侵袭中扮演了重要角色，是公认的抗病毒药物作用靶点。近年来，科学研究发现神经氨酸酶家族在哺乳动物的多个组织中表达，相比被广泛研究的病毒神经氨酸酶，哺乳动物神经氨酸酶的结构功能、参与机体病理生理过程、调控分子机制尚不十分清楚。齐炼文/张蕾课题组围绕神经氨酸酶NEU1在哺乳动物中的生物功能与药物研发开展了系列研究，发现NEU1是水解释放代谢信号分子Neu5Ac、决定其体内循环浓度的重要节点蛋白（Circulation, 2018, 137, 1374-1390）；发现NEU1是诱导心肌肥厚/心衰的启动因子和可干预靶标（Eur Heart J, 2021, 42: 3770-3782）。
本项研究原创性揭示了NEU1在慢性肾病中的新功能、新机制、新药物。研究人员首先基于临床样本、多种肾纤维化动物、细胞模型，发现NEU1在肾纤维化中过度活化。应用免疫荧光技术检测，发现高表达的NEU1主要定位在肾小管上皮细胞中。进一步构建了肾小管上皮细胞特异性NEU1敲除和过表达小鼠，在单侧输尿管结扎（UUO）和叶酸（FA）刺激模型下，敲除NEU1抑制上皮-间质转化、炎细胞因子产生和胶原沉积，从而改善肾纤维化、对抗肾损伤；相反，过表达NEU1则加重UUO诱导的肾纤维化。采用PCR array、Co-IP、BiFC、PLA等技术手段发现NEU1选择性结合TGFβ I型受体ALK5，截短质粒、SPR技术明确NEU1与ALK5的160-200氨基酸区域结合，从而稳定ALK5，促使ALK5-Smad2/3信号通路持续激活，诱发肾纤维化发生发展。
研究人员进一步以人源NEU1为靶点，从中药中筛选具有肾脏保护作用的活性成分。从近百个中药单体化合物中发现中药丹参中的丹酚酸B与人源NEU1重组蛋白具有极强亲和力（KD = 21.57 nM），是其他酚酸类成分如丹酚酸A结合能力的1000；通过动物水平研究，明确了丹酚酸B抑制NEU1、对抗ALK5-Smad2/3通路激活改善肾纤维化；利用NEU1敲除小鼠，证实丹酚酸B依赖于NEU1对抗肾损伤，为揭示丹参发挥肾保护作用的科学内涵提供直接靶点证据（图）。
该研究的主要创新点：从临床-动物-细胞等多水平阐明NEU1是诱发慢性肾病的关键因子，NEU1通过选择性结合ALK5 162-200结构域激活ALK5-Smad2/3信号通路诱导肾纤维化，筛选发现丹参中丹酚酸B靶向NEU1发挥肾保护作用。该研究从靶向NEU1途径为慢性肾病的临床治疗和药物研发开拓了新方向，为丹参防治肾损伤的临床应用提供依据。
图：慢性肾病的关键因子NEU1及其抑制剂丹酚酸B调控机制
撰写人：汪永生