Sci Adv:新型纳米颗粒递送平台,突破血脑屏障,为多种神经系统疾病带来希望

2021-01-05 生物世界 Bio生物世界

血脑屏障(BBB)是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障,仅允许特定类型的分子从血流进入大脑神经元和其他周围细胞。

血脑屏障(BBB)是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障,仅允许特定类型的分子从血流进入大脑神经元和其他周围细胞。

血脑屏障的存在,对于阻止有害物质由血液进入大脑具有重要意义,然而,血脑屏障同时也阻止了大多数小分子药物和大分子(例如肽,蛋白质和基于基因的药物)的转移,严重限制了神经中枢系统疾病(例如神经退行性疾病、脑肿瘤,脑部感染和中风等)的治疗。

近日,哈佛医学院、麻省理工学院等单位合作,在 Science 子刊 Science Advances 杂志发表了题为:BBB pathophysiology–independent delivery of siRNA in traumatic brain injury的研究论文。

研究团队开发了一种纳米颗粒递送平台,能够突破血脑屏障,将治疗药物成功递送到大脑,在创伤性脑损伤(TBI)的小鼠模型中,该纳米颗粒递送系统的效率是之前传统递送方法的三倍,并且治疗效果显著,这项研究为治疗多种神经系统疾病开辟了新的可能性。

创伤性脑损伤(TBI)相关的继发性损伤,可能导致阿尔茨海默症、帕金森病,以及其他神经退行性疾病,之前开发的在创伤性脑损伤(TBI)后将治疗药物递送进入大脑的方法,依赖于创伤后血脑屏障暂时被破坏的短时间窗口,在血脑屏障修复后,就缺乏有效的药物递送工具。

由于血脑屏障的存在,突破血脑屏障递送大分子或小分子治疗药物非常困难。因此,在血脑屏障正常的情况下,成功递送药物一直是该领域的圣杯。

为了突破这一难题,研究团队计划将治疗药物封装到具有精确设计的表面特性的生物相容性纳米颗粒中,这种纳米颗粒可以将药物高效递送到到大脑,而不受血脑屏障状态的影响。

聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA),PLGA是一种可降解的生物相容性聚合物,具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜的性能,被广泛应用于制药、医用工程材料和现代化工业领域,而且已经被美国食品药品监督管理局(FDA)批准作为药用辅料。因此研究团队选择了PLGA作为纳米颗粒的基础材料。

研究人员系统地设计和研究了纳米颗粒的表面特性,以最大程度地使它们穿透健康小鼠中完整无损的血脑屏障。

这项研究中使用的治疗药物是设计用于抑制tau蛋白表达的小分子干扰RNA(siRNA),之前的许多研究表明tau蛋白在神经退行性病变中起关键作用。

为了验证效果,研究团队通过这种新型纳米颗粒递送系统,将抗tau蛋白siRNA递送到创伤性脑损伤(TBI)小鼠模型中。

在创伤性脑损伤(TBI)后,血脑屏障被破坏的窗口期,或两周后血脑屏障恢复后,纳米颗粒系统递送tau蛋白siRNA,均导致小鼠大脑中tau蛋白表达降低了50%,这表明,该纳米颗粒递送系统能够高效突破正常血脑屏障,递送治疗药物到大脑。作为对照的常规递送方法,小鼠大脑中tau蛋白并无明显变化。

研究团队表示,虽然是使用创伤性脑损伤(TBI)模型来探索和开发这项新技术,但是基本上神经系统疾病都可以从这项工作中受益。这一纳米颗粒递送平台,不仅仅局限于递送tau蛋白抑制剂,还可以用于递送多种药物,包括抗生素、抗肿瘤药、神经肽等等,这可能会改变中枢神经系统疾病的游戏规则。研究团队还表示,这项研究结果为朝着多个治疗目标以及进行人体实验提供了巨大动力。

原始出处:

Wen Li1,2,3,Jianhua Qiu3,4,Xiang-Ling Li1,et al.BBB pathophysiology–independent delivery of siRNA in traumatic brain injury.Science Advances  01 Jan 2021:Vol. 7, no. 1, eabd6889.DOI: 10.1126/sciadv.abd6889

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  1. 2021-01-05 DIfh

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