日本科学家开发了一种改良形式的维生素K,显示出早期潜力,可以帮助大脑生成新的神经元,这一发现有朝一日可能会重塑阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病的治疗方法。
位于芝浦工业大学(Shibaura Institute of Technology)的研究团队设计了一系列杂交维生素K化合物,旨在提高其在大脑中的生物活性。在实验室和动物研究中,最有效的化合物促进神经干细胞转化为神经元的能力比天然维生素K高出约三倍。
《科学日报》(Science Daily)于周三分享了这项研究的详细信息,该研究于2025年7月3日发表在《ACS化学神经科学》(ACS Chemical Neuroscience)上,并在科学简报中被强调为再生脑医学的潜在步骤。
日本芝浦工业大学的研究人员表示,这种新开发的化合物可能有助于推进被称为再生疗法的研究,这些疗法旨在替代受损的脑细胞。该研究由该校生物科学与工程系的副教授广田义久(Yoshihisa Hirota)和须原义朋(Yoshitomo Suhara)教授领导。
研究人员将维生素K与维甲酸结合
脂溶性维生素K最著名的是其凝血和骨骼构建特性,但先前的研究也表明它对大脑和神经元发育具有保护功能。
然而,像甲萘醌-4(MK-4)这样的天然存在的维生素K在作为神经退行性疾病潜在药物方面显示出较弱的能力。科学家将维生素K与一种称为维甲酸(retinoic acid)的化合物混合,维甲酸是维生素A的类似物,对大脑发育很重要,以使其更具活性。
研究人员合成了12种含有维生素K结构片段的杂交分子,并在小鼠神经干细胞中测试了它们促进未成熟细胞分化为神经元的能力。
研究称,其中一种被命名为"新型VK"(Novel VK)的化合物被发现是最有效的。它表现出的神经元分化活性比对照组高出约三倍,并且在实验室测试中优于天然存在的维生素K化合物。
广田在大学发布的声明中说:"'新合成的维生素K类似物在诱导神经祖细胞分化为神经元方面的效力比天然维生素K高约三倍。'"
研究探讨了该化合物如何激活脑细胞生长
该研究探讨了化合物如何激活脑细胞。研究涉及考察该化合物如何刺激脑细胞生长。科学家们还研究了该化合物的分子活性。
结构模拟和分子对接研究表明,新型VK对mGluR1具有更高的结合亲和力,mGluR1是大脑中负责细胞信号传导和运动的受体。
研究人员发现,一旦受体被激活,参与神经元生长的基因就会被激活。其他研究还表明,随着新型VK浓度的增加,细胞中MK-4的浓度也会增加,并且新型VK转化为MK-4的效率比天然维生素K化合物更高。
确定如何将该化合物带入细胞,转化为生物活性形式并激活与生长相关的通路,可以帮助研究人员更好地了解维生素K衍生化合物在神经元再生研究领域的潜在用途。
阿尔茨海默病的意义与治疗之路
新型VK已在细胞培养和小鼠中进行了测试,发现它能够穿透血脑屏障,这是脑活性药物的重要前提条件。但该化合物尚未在人体中进行测试,在用于医学之前仍需要进行临床试验和安全性研究。
然而,研究人员警告说,在动物早期测试中表现成功的、对神经退行性疾病具有潜在前景的实验性疗法,不一定能在人类中产生类似的结果。
尽管如此,这些结果支持继续研究针对与神经元死亡相关的疾病(如阿尔茨海默病)的再生策略。
广田说:"'我们的研究为治疗神经退行性疾病提供了一种潜在的新方法。一种能够减缓阿尔茨海默病进展或改善其症状的维生素K衍生药物,可能有助于提高患者及其家人的生活质量。'"
该研究由三岛海运纪念基金会(Mishima Kaiun Memorial Foundation)、须泉纪念基金会(Suzuken Memorial Foundation)、高丝化妆品研究基金会(KOSE Cosmetology Research Foundation)和小山agi基金会(Koyanagi Foundation)资助。
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