开发一种新的策略来选择性地向大脑提供治疗

纳米医学创新中心宣布，与东京大学工程研究生院生物工程系合作，发现了一种专门针对大脑的新策略。详细信息发表在7 月 23 日出版的《国家科学院院刊》上。

由于血脑屏障 (BBB) 的存在，神经系统疾病的治疗严重阻碍了对大脑的治疗效果，血脑屏障是一种高度不可渗透的细胞屏障，主要由大脑微血管系统内衬的特化内皮细胞组成。基于纳米技术的策略通过将治疗药物加载到纳米机器上，在向大脑提供治疗方面取得了一定的成功，纳米机器上装饰有与 BBB 相关的蛋白质结合的配体。然而，这种靶向策略具有固有的大脑特异性限制，因为靶蛋白也在外周器官中显着表达，导致纳米机器的积累增加，例如在肺和心脏中。因此，当前策略的临床转化受到有害的外周副作用和到达大脑的有效治疗剂量减少的阻碍。因此，需要开发利用 BBB 替代特征的新策略，以克服纳米机器的“脱靶”积累。

Kataoka 教授小组开发了一种简单但违反直觉的策略，将治疗传递到大脑的问题，即脑内皮细胞的高度不渗透性，转化为解决方案，以最小的积累增加实现纳米机器的特定大脑靶向在外周器官中。

脑内皮细胞的高不可渗透性在很大程度上是由于与外周内皮细胞相比内吞作用水平显着降低。因此，该特征可用于促进游离的、未结合的分子标记选择性地保留在脑内皮细胞表面，同时从体内其他器官的内皮细胞表面快速去除(内吞)。通过这种方式，能够有效识别显示的分子标记的纳米机器专门针对大脑，而对其他器官的靶向作用最小。

这种方法的可行性已经通过使用含有生物素的抗体来对抗蛋白质血小板内皮细胞粘附分子 (PECAM)-1，它在大多数器官的脉管系统中表达。作者证明，如果在注射生物素-PECAM-1 抗体后的短时间内将装饰有蛋白质抗生物素蛋白(能够与生物素非常强地结合)的纳米机器注射到小鼠体内，纳米机器会优先在肺中积聚，同时积聚也会见于大脑、心脏和胰腺。然而，如果增加抗体和纳米机器注射之间的时间间隔以允许从外周内皮细胞表面去除抗体，纳米机器在肺、心脏和胰腺中积累的能力稳步下降，而在大脑中的积累保持不变。因此，在八小时的时间间隔后，纳米机器只针对大脑，在任何外围器官中都没有发现积累增加。

因此，这种新颖的两步靶向策略为克服外围“脱靶”纳米机器积累的局限性铺平了道路，从而增加了基于纳米机器的疗法的临床转化。