科學家創造出一種超強維生素 K，幫助大腦自我修復

目前的藥物可以緩解一些症狀，而新的阿茲海默症治療方法，如樂卡奈單抗和多納奈單抗，可以減緩一些早期疾病患者的病情惡化，但它們不能恢復失去的記憶或重建受損的腦組織。這就是為什麼研究人員正在追求另一個雄心勃勃的想法：幫助大腦取代失去的神經元。

一種著名的血液和骨骼維生素

維生素 K 以其在血液凝固和骨骼健康方面的作用而聞名。然而，近年來，科學家也將其與大腦保護和神經元分化聯繫起來，即未成熟神經元變成工作神經元的過程。

維生素 K 的一種形式，甲萘醌 4 (MK-4)，在體內天然具有活性。然而，其效果可能不足以用於未來針對神經退化性疾病的再生醫學。

在 2025 年 7 月 3 日在線發表於 ACS Chemical Neuroscience 的研究中，日本芝浦工業大學的研究人員創造了維生素 K 類似物，旨在使神經系統更加活躍。該研究由生物科學與工程系的 Yoshihisa Hirota 副教授和 Yoshitomo Suhara 教授領導。

「新合成的維生素 K 類似物在刺激神經祖細胞分化為神經元方面的功效比天然維生素 K 大約高出三倍，」Hirota 博士解釋道。 “由於神經元丟失是阿茲海默症等神經退化性疾病的標誌，因此這些類似物可以作為再生劑，幫助再生丟失的神經元並恢復大腦功能。”

建構更強的大腦活性化合物

為了使維生素 K 更有效，研究團隊合成了 12 種維生素 K 的混合對映體。其中一些與視黃酸有關，視黃酸是維生素 A 的活性代謝物，已知可促進神經元分化。其他包括羧酸部分或甲酯側鏈。研究人員隨後比較了這些化合物促進神經祖細胞變成神經元的強度。

維生素 K 和視黃酸透過不同的受體影響基因活性。維生素 K 透過類固醇和異生素受體 (SXR) 發揮作用，而視黃酸則透過視黃酸受體 (RAR) 發揮作用。當研究小組在小鼠神經祖細胞中測試這些化合物時，混合分子保持了維生素 K 和視黃酸的生物活性。

研究人員還測量了微管相關蛋白 2 (Map2)，這是與神經元生長相關的標記。一種複合體出現了。它將視黃酸結構與甲酯側鏈結合，表現出比對照組高三倍的神經元分化活性，並且比天然維生素K化合物的活性更強。研究人員稱之為新型維生素 K 類似物 (Novel VK)。

大腦突然發出訊號

研究團隊隨後研究了維生素 K 如何產生這些神經保護作用。他們比較了用MK-4（促進神經分化）處理的神經幹細胞和用抑制該過程的化合物處理的神經幹細胞中的基因表現。

分析指出代謝型麩胺酸受體 (mGluR) 似乎有助於透過表觀遺傳和轉錄調節刺激維生素 K 誘導的神經元分化。 MK-4 的作用與 mGluR1 特別相關。

這種連結很重要，因為 mGluR1 已經與突觸傳遞（即神經元之間的溝通）連結在一起。缺乏 mGluR1 的小鼠表現出運動和突觸問題，這些特徵與神經退化性疾病中出現的功能障礙類型重疊。

穿越到大腦

為了探索維生素 K 化合物是否可以與 mGluR1 相互作用，研究人員使用了結構模擬和分子對接研究。他們的結果表明，Novel VK 對 mGluR1 的結合親和力比 MK-4 更強。

他們還測試了 Novel VK 進入細胞並將其轉化為具有生物活性的 MK-4 的效果。在細胞內，MK-4 水平以濃度依賴性方式增加。新型 VK 也比天然維生素 K 更容易轉化為 MK-4。

小鼠實驗又增加了另一個重要發現。 Novel VK 表現出穩定的藥物動力學特徵，可穿過血腦屏障，並產生比對照組更高的腦部 MK-4 濃度。

為什麼發現東西很重要？

這項工作突顯了一條潛在的治療途徑，其作用不僅僅是控制症狀。透過推動神經祖細胞變成神經元，基於維生素 K 的化合物有一天可能有助於制定旨在減緩、延遲或逆轉部分神經退化的策略。

這仍然是一個長期目標。結果是基於細胞研究和小鼠實驗，而不是人體實驗。尚未證明任何源自維生素 K 的藥物能夠修復阿茲海默症、帕金森氏症或亨廷頓舞蹈症患者的大腦。然而，這些發現為研究人員提供了更明確的目標，特別是 mGluR1 通路，以在未來開發大腦修復療法。

阿茲海默症的更廣泛領域已經超越了純粹基於症狀的治療。 FDA 批准的抗澱粉樣蛋白療法現在針對阿茲海默症早期階段的生物學特性，儘管它們不能治愈，也不能恢復失去的記憶或認知功能。如果最終證明再生方法安全有效，它將致力於解決另一個挑戰：替換或恢復受損的神經元。

「我們的研究為治療神經退化性疾病提供了一種潛在的突破性方法，」廣田博士說。 「一種延緩阿茲海默症進展或改善其症狀的維生素 K 衍生藥物不僅可以改善患者及其家人的生活質量，還可以顯著減輕日益增長的醫療保健支出和長期護理的社會負擔。”

希望這一系列研究最終能夠從有希望的實驗室發現轉向對神經系統疾病患者俱有臨床意義的治療方法。

關於日本 SIT 的 Yoshihisa Hirota 副教授

Yoshihisa Hirota 博士是芝浦工業大學系統科學與工程學院生物科學與工程系副教授。他也作為訪問學者在辛辛那提大學進行國際工作。

他的研究重點是醫學科學和營養生物化學，特別關注脂溶性維生素和核酸在生物系統中如何發揮作用。 Hirota 博士已發表 56 篇研究論文，他的工作將分子生物學和營養學聯繫起來，以追求更好的醫療保健解決方案和更長的健康預期壽命。

關於日本 SIT 的 Yoshitomo Suhara 教授

Yoshitomo Suhara博士是芝浦工業大學系統科學與工程學院生物科學與工程系的教授。

他的工作重點是藥物化學和藥物發現，特別是從脂溶性維生素（如維生素 D 和 K）衍生的生物活性小分子的創造。他撰寫了 100 多篇同行評審出版物和大量專利申請。他的跨學科計畫包括促進神經元分化的神經保護化合物、抗病毒藥物和新型抗癌分子。

融資資訊

這項研究得到了三島花苑紀念財團、鈴金紀念財團、湖成化妝品研究財團、小柳財團的基金以及東洋食品技術研究所、科學研究促進基金和高橋產業經濟研究財團的研究經費的部分支持。

其他支持來自聯合國際研究促進基金（聯合國際研究促進A）（撥款編號18KK0455）、科學研究援助補助金（C）（撥款號20K05754、18K11056、21K11709和24K14656）以及早期職業科學家援助撥款（撥款編號23K14091）。