Midkine vs. Amiloid: Protein Perkembangan Otak Secara Mengejutkan Menghambat Perakitan Aβ dan Pembentukan Plak

Dalam katalog proteomik raksasa otak Alzheimer, satu pemain yang kurang dihargai terus bermunculan: midkin (MDK). Protein ini meningkat tajam pada awal penyakit dan berkorelasi erat dengan amiloid-β (Aβ), tetapi perannya dalam patologi telah lama menjadi misteri. Tim St. Jude dan para mitranya melakukan "model molekul ke hewan" dan menunjukkan bahwa MDK melemahkan perakitan fibril Aβ dan memengaruhi pembentukan plak amiloid. Intinya, MDK merupakan "antiplatelet" alami untuk Aβ, yang meningkat di otak sendiri selama penyakit.

Latar Belakang Penelitian

Penyakit Alzheimer saat ini ditangani dengan "paradigma anti-amiloid": antibodi terhadap amiloid-β (Aβ) mampu membersihkan plak dan memperlambat penurunan kognitif secara moderat pada tahap awal. Pada tahun 2023, FDA menyetujui lecademab, dan pada tahun 2024 - donanemab; bersamaan dengan itu, terdapat perdebatan mengenai keseimbangan manfaat dan risiko (ARIA-edema/perdarahan), ketersediaan, dan biaya, sebagaimana terlihat dari keputusan EMA/NICE dan diskusi di media klinis. Gambaran terapeutik membaik, tetapi masih "sempit": diperlukan target dan pendekatan tambahan yang tidak hanya menghilangkan plak yang sudah terbentuk, tetapi juga mencegah pembentukan dan pertumbuhan agregat Aβ itu sendiri.

Salah satu cara yang menjanjikan adalah dengan mengandalkan mekanisme antiplatelet endogen otak. Manusia telah dideskripsikan memiliki protein mereka sendiri, "chaperone", yang secara in vitro dan dalam model dapat mengganggu tahap awal perakitan Aβ: clusterin, apolipoprotein E, transthyretin, domain BRICHOS, dll. Gambarannya ambigu: beberapa protein dalam konsentrasi fisiologis menunda dimulainya fibrilogenesis, sementara yang lain dalam konteks tertentu, sebaliknya, dapat mendorong fibrilasi atau penangkapan seluler "benih" - oleh karena itu, terdapat minat pada moderator endogen yang perannya dalam Aβ stabil dan dapat direproduksi.

Dengan latar belakang ini, perhatian tertuju pada midkine (MDK), suatu faktor pertumbuhan pengikat heparin yang dikenal karena perannya dalam perkembangan sistem saraf, regenerasi, dan peradangan. Pada bagian proteomik otak pada Alzheimer, MDK secara konsisten meningkat bahkan pada tahap awal dan berkorelasi dengan Aβ, tetapi untuk waktu yang lama masih belum jelas apakah itu sekadar "penanda masalah" atau peserta aktif dalam proses tersebut. Biologi midkine menunjukkan kedua kemungkinan: ia adalah protein yang diinduksi stres yang berubah seiring dengan berbagai macam kerusakan, baik di sistem saraf pusat maupun di perifer, berinteraksi dengan beberapa sistem reseptor.

Sebuah makalah baru di Nature Structural & Molecular Biology menutup "kesenjangan pengetahuan" ini dengan beralih dari observasi ke mekanistik: makalah ini menunjukkan bahwa MDK secara fisik berikatan dengan Aβ dan menghambat fibrilogenesis dalam berbagai metode (ThT, CD, EM, NMR), dan dalam model 5xFAD, penghilangan MDK meningkatkan beban amiloid dan aktivasi mikroglia. Dengan kata lain, otak itu sendiri tampaknya menghasilkan "antiplatelet alami", dan hilangnya MDK memperburuk patologi – sebuah tesis yang menjadikan MDK sebagai sumbu yang menarik bagi biomarker risiko/progresi dan mimetik terapeutik yang mampu mendukung pertahanan endogen bersama antibodi.

Cara mereka menguji: dari tabung reaksi dan spektrum hingga tikus transgenik

Pertama, para peneliti meneliti kimianya: bagaimana MDK rekombinan memengaruhi fibrilogenesis Aβ40 dan Aβ42. Untuk melakukannya, mereka melakukan uji fluoresensi dengan tioflavin T, dikroisme sirkular, mikroskop elektron kontras negatif, dan NMR secara paralel. Semua metode sepakat: MDK menghambat pembentukan fibril dan mengikat benang Aβ yang diisolasi dari otak AD manusia. Kemudian muncul fisiologi: dalam model amiloidosis 5xFAD, knockout genetik Mdk menyebabkan akumulasi Aβ yang lebih besar, peningkatan aktivasi mikroglia, dan pertumbuhan plak; sebaliknya, keberadaan midkin "mempertahankan" patologi tetap rendah. Akhirnya, analisis proteomik spektrometri massa (proteom lengkap dan tidak larut dalam deterjen) mengonfirmasi bahwa tanpa adanya Mdk, Aβ dan jaringan protein terkait, serta komponen mikroglia, tumbuh di otak tikus. Bersama-sama, ini menambah gambaran peran protektif MDK terhadap patologi amiloid.

Apa sebenarnya yang mereka lakukan dan ukur?

• In vitro: Aβ40/Aβ42 + MDK → Fluoresensi ThT, CD, CEM negatif, dan NMR “menyelamatkan” sinyal monomer Aβ, yang biasanya “dibungkam” oleh agregasi.
• Demonstrasi ex vivo/in situ asosiasi MDK dengan filamen Aβ dari otak pasien AD.
• In vivo: Knockout Mdk dengan adanya 5xFAD → lebih banyak plak dan aktivasi mikroglia; lebih lanjut - proteomik seluruh jaringan dan fraksi "tidak larut", tempat agregat terakumulasi.
• Data terbuka: pergeseran NMR telah diunggah ke BMRB 17795, file proteomik mentah telah diunggah ke PRIDE (PXD046539, PXD061103, PXD045746, PXD061104).

Temuan utama

Hasil utamanya adalah midkin mencegah Aβ berkumpul menjadi fibril yang stabil, dan ketidakhadirannya di otak yang hidup memperburuk patologi amiloid. Midkin berkolokasi dengan Aβ dalam sampel manusia dan berinteraksi secara fisik dengan filamen, yang konsisten dengan gagasan "rem alami" pada agregasi. Pada tikus tanpa Mdk, tidak hanya Aβ itu sendiri yang tumbuh, tetapi juga protein "pendamping" jaringannya dan tanda-tanda aktivitas mikroglia – sebuah indikator pasti peningkatan komponen inflamasi dari patologi tersebut.

Mengapa hal ini penting dalam konteks “era anti-amiloid”

Kita telah memasuki era antibodi anti-Aβ, tetapi antibodi ini masih jauh dari "solusi ajaib": efikasi yang moderat, risiko ARIA, dan kriteria seleksi yang ketat membatasi penggunaannya. Munculnya moderator fibrilogenesis endogen membuka jalur alternatif: mendukung mekanisme antiplatelet otak sendiri. Ada banyak pilihan, mulai dari mimetik domain MDK dan senyawa penstabil hingga strategi biologis untuk meningkatkan aktivitasnya di kompartemen yang tepat. Namun, sebelum membahas terapi, diperlukan pengujian keamanan dan efek jangka panjang yang ketat pada hewan besar dan manusia.

Bagaimana hal ini dapat bermanfaat bahkan pada tahap penelitian

• Sumbu biomarker: Tingkat/lokalisasi MDK sebagai penanda stratifikasi risiko peningkatan cepat dalam beban amiloid (bersamaan dengan parameter PET-Aβ dan cairan serebrospinal).
• Pendekatan gabungan: latar belakang antiplatelet “lunak” melalui jalur MDK + eliminasi tertarget Aβ (antibodi) yang ada secara teoritis dapat memberikan aditif.
• Petunjuk struktural: Data NMR/CEM akan menunjukkan situs interaksi MDK-Aβ untuk desain molekul kecil/peptida.

Bagaimana metode “melihatnya”: sedikit teknik

Triangulasi spektroskopi penting karena setiap metode menangkap aspek agregasi yang berbeda: ThT sensitif terhadap lembaran β fibril; dikroisme sirkular melacak transisi konformasi; CEM menunjukkan morfologi filamen; NMR menangkap "hilangnya" sinyal monomer seiring dengan pembesaran kompleks. Di sini, MDK mereduksi sinyal ThT, menggeser spektrum CD, mengubah pola filamen CEM, dan mengembalikan sinyal NMR Aβ, yang konsisten dengan perlambatan dan/atau pengalihan jalur agregasi. Pada otak 5xFAD tanpa MDK, gambarannya bertolak belakang: lebih banyak protein Aβ dan satelit, ditambah mikroglia yang "di tepi".

Batasan penting - jangan sampai membingungkan antara "efek" dengan "obat"

Ini adalah penelitian fundamental: tabung reaksi + tikus. Penelitian ini menunjukkan peran MDK dalam biologi amiloid, tetapi tidak membuktikan bahwa peningkatan midkin aman dan bermanfaat untuk terapi jangka panjang pada manusia. MDK memiliki biologi yang luas (perkembangan, regenerasi, inflamasi), sehingga intervensi sistemik mungkin memiliki konsekuensi yang ambigu; "kompartemen dosis-target" yang sebenarnya di otak masih menjadi pertanyaan terbuka. Terakhir, 5xFAD merupakan model patologi amiloid yang kuat namun spesifik; konfirmasi dalam model lain dan pada manusia diperlukan untuk relevansi klinis.

Apa hal logis yang harus dilakukan selanjutnya?

• Untuk memetakan domain interaksi MDK-Aβ dan menguji mimetik/peptida anti-agregasi secara in vivo.
• Untuk menguji dosis-respons dan keamanan peningkatan MDK jangka panjang di otak hewan besar.
• Untuk membandingkan kadar MDK CSF/plasma dengan dinamika PET-Aβ dan lintasan kognitif pada manusia (kohort longitudinal).

Singkatnya - tiga fakta

• Midkine (MDK) adalah protein endogen yang melemahkan fibrilogenesis Aβ40/Aβ42 dan dikaitkan dengan filamen amiloid dari otak AD.
• Penghapusan Mdk dalam model 5xFAD menyebabkan lebih banyak plak, akumulasi protein terkait Aβ dan aktivasi mikroglia.
• Ini adalah kandidat sumbu pertahanan yang dapat dikembangkan sebagai biomarker dan arah terapi, tetapi masih ada beberapa tahap pengujian sebelum mencapai klinik.

Sumber: Zaman M. dkk. Midkin melemahkanperakitan fibril amiloid-β dan pembentukan plak. Nature Structural & Molecular Biology, 21 Agustus 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41594-025-01657-8