急性缺血性卒中(AIS)是全球第二大死亡原因，但現有治療如重組組織纖溶酶原激活劑存在時間窗狹窄等問題。缺血再灌注過程中爆發的氧化/亞硝化應激會觸發神經元死亡，其中GAPDH（甘油醛-3-磷酸脫氫酶）的異常聚集被認為是關鍵機制。這一多功能蛋白在應激條件下通過活性位點Cys-152形成分子間二硫鍵，產生淀粉樣纖維聚集，導致線粒體通透性轉換孔開放和細胞壞死。然而，GAPDH聚集在AIS中的具體作用尚未明確，亟需針對性干預策略。

大阪都立大學Hidemitsu Nakajima團隊在《iScience》發表研究，通過構建神經元特異性表達C152A-GAPDH（半胱氨酸152突變為丙氨酸的顯性負效突變體）的轉基因小鼠，結合新型肽抑制劑GAI-17的開發，系統評估了抑制GAPDH聚集對AIS的治療潛力。研究采用的主要技術包括：1）大腦中動脈閉塞(MCAO)小鼠模型模擬AIS；2）四環素調控的轉基因小鼠構建；3）AAV2介導的神經元靶向基因遞送；4）非還原性Western blot檢測GAPDH聚集；5）計算機輔助肽抑制劑設計及活性驗證。

GAPDH聚集先于腦梗死發生
通過MCAO模型發現，再灌注12小時后即可檢測到紋狀體（缺血核心區）GAPDH聚集，早于24小時出現的腦梗死（圖1）。這一時間順序提示GAPDH聚集可能是缺血再灌注損傷的早期驅動因素。

C152A-GAPDH轉基因小鼠展現神經保護作用
利用四環素調控系統（Dox-off）構建的轉基因小鼠顯示，神經元特異性表達C152A-GAPDH可使GAPDH聚集減少60.2%，同時顯著降低梗死體積（皮質區從59.1±20.0 mm³降至30.2±15.4 mm³）和神經功能評分（圖2）。機制上，該突變體通過形成酶活性保留的異源四聚體，阻斷野生型GAPDH的異常聚集，但不影響其糖酵解功能或核轉位。

肽抑制劑GAI-17的 therapeutic 潛力
通過靶向GAPDH活性口袋的肽庫篩選，發現三肽SCT（GAI-17）能以IC₅₀=1.18μM高效抑制聚集（表1）。分子對接顯示其結合于Cys-152鄰近區域（圖3C），且神經元特異性攝取。預處理60 nmol GAI-17使皮質梗死體積減少54.3%，并顯著抑制線粒體細胞死亡介質（細胞色素c和AIF）釋放（圖3L-M）。值得注意的是，再灌注后6小時內給藥仍有效，遠超當前溶栓治療的4.5小時時間窗（圖4）。

研究結論指出，GAPDH聚集是AIS中缺血再灌注損傷的關鍵介質，其抑制劑GAI-17通過阻斷聚集依賴性線粒體功能障礙發揮神經保護作用。該發現不僅闡明AIS新機制，更提供了一種具有延展治療時間窗的潛在療法。未來需進一步優化GAI-17的藥代動力學特性，并探索其在永久性MCAO模型及慢性期的效果。