血脑屏障的“入场券”——纳米胶囊

科技工作者之家 2019-07-27

来源:X一MOL资讯

近年来,随着世界人口的老龄化,中枢神经系统类疾病的发病率也与日俱增。中枢神经系统(CNS)主要包括脑部和脊柱,其病变与损伤不仅严重地影响病人的生活质量,更对社会保障与医疗体系提出了严峻的考验。因此,CNS疾病的治疗已成为药物研发与药物递送的重要领域。

大量研究表明,神经营养因子 (neurotrophin) 家族的蛋白质具有调控神经的生长与分化的功能,是再生医学领域的热点分子。作为第一个被分离的神经营养因子,神经生长因子 (nerve growth factor, NGF) 已被大规模应用在神经类疾病的研究与临床试验。然而,NGF尺寸小、电荷高,导致其通过静脉注射后大量累积在外周组织,而真正到达病变部位的微量NGF难以达到理想的治疗效果。同时,在CNS类疾病中,血脑屏障 (blood-brain barrier, BBB)是NGF进入中枢神经系统、促进神经修复与再生的主要阻碍。因此,设计能将NGF高效输送到CNS的有效载体,对实现其生物功能有着重要意义。当前的NGF载体,如病毒与细胞,原位投递的生物材料等,在有效性、安全性与药物释放的方面仍存在着各自的不足。

为了实现CNS的有效投递,加州大学洛杉矶分校(UCLA)的卢云峰教授、温静教授、Sina Pourtaheri教授与北京生物工程研究所的陈薇教授合作,从神经递质的化学结构中得到启发,设计了装载NGF的纳米胶囊。通过对小鼠脑脊液与脑、脊柱组织的提取分析,以及对灵长类动物的多次注射与长期观察,验证了NGF纳米胶囊跨越BBB并在CNS积累的功能。同时,肝肾功能与血液指标的检测验证了NGF纳米胶囊的安全性与生物相容性。

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图1. NGF纳米胶囊的制备(a),CNS有效投递(b)与脊柱损伤部位的缓释(c)。 

为进一步验证NGF纳米胶囊对CNS神经修复再生的促进作用,科研人员将纳米胶囊应用于脊柱损伤的小鼠模型中。与未经修饰的NGF相比,NGF纳米胶囊显著地促进了神经再生、组织重塑以及行动力恢复。同时,纳米胶囊的持续缓释降低了CNS中的炎症反应,促进了血管的再生。这种纳米胶囊的投递平台可进一步扩展到其他生长因子、细胞因子和单克隆抗体等蛋白类药物,在组织再生、免疫调节与疾病治疗领域有着广阔的前景。

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图2. 在小鼠的脊柱损伤模型中,NGF纳米胶囊的有效投递与持续缓释促进了神经修复与再生。

这一成果近期发表在Advanced Materials 上,文章的第一作者是UCLA博士研究生许铎和博士后吴迪博士、秦蒙博士。

来源:X-molNews X一MOL资讯

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