新型药物递送颗粒利用神经递质作为进入大脑的护照

研究人员创造了神经递质-脂质杂合体，可帮助运送治疗药物和基因编辑蛋白穿过小鼠血脑屏障

神经元从脂质纳米颗粒吸收Cre重组酶

当被突变小鼠的细胞摄取时，基因编辑蛋白Cre重组酶激活tdTomato荧光蛋白(红色)的表达。小脑中的神经元从脂质纳米颗粒吸收Cre时会发红光

马萨诸塞州MEDFORD / SOMERVILLE(2020年7月28日)—塔夫茨大学工程学院的生物医学工程师已经开发出微小的基于脂质的纳米颗粒，该纳米颗粒结合了神经递质，可帮助跨血脑携带药物，大分子甚至基因编辑蛋白屏障并进入小鼠的大脑。今天发表在《科学进展》上的这项创新技术可以克服在将治疗剂输送到中枢神经系统中遇到的许多当前限制，并开辟了使用其他本来无法进入大脑的治疗剂的可能性。

塔夫茨大学生物医学工程副教授，该研究的相应作者徐乔冰说：“我们方法的强大之处在于它具有极强的通用性，并且相对无干扰。” “我们可以通过将分子包装到基于脂质的纳米颗粒中而无需对药物本身进行化学修饰，从而提供广泛的分子。我们还可以实现跨血脑屏障的传输，而不会破坏屏障的完整性。”

徐警告说，需要更多的研究和临床试验来确定这种递送方法在人体中的有效性和安全性。

血脑屏障由一层排列在大脑血管中的内皮细胞组成，并且仅允许高度选择的一组分子从血流进入围绕神经元和大脑其他细胞的液体。安全有效地将治疗性分子货物穿过屏障并进入大脑的能力一直是医学领域的长期挑战。

由于难以将小分子药物和大分子(例如肽和蛋白质)安全地输送到大脑中，神经退行性疾病，脑瘤，脑部感染和中风的治疗受到了限制。当前的方法，例如直接注射或破坏屏障以使其“泄漏”，充满了风险，包括感染，组织损伤和神经毒性。使用诸如修饰的病毒和单克隆抗体之类的载体将货物运送到大脑中存在局限性，包括生产成本和安全性。其他载体，例如纳米颗粒，纳米胶囊和聚合物，已显示出希望，但确保递送所需的修饰可能很复杂。

研究作者利用了这样的事实，即某些神经递质具有进入整个大脑所需的化学“护照”。通过将脂质(类脂肪)分子附着到神经递质上，可以将所得的NT-类脂质掺入脂质纳米颗粒(LNP)中-微小的脂质气泡，可以将其他分子封装在其中，特别是治疗药物。LNP可以静脉注射，并将药物携带到血脑屏障，而NT脂质帮助LNP将药物携带通过屏障。然后，LNP可以与大脑中的神经元和其他细胞融合，以提供其治疗有效载荷。

使用具有NT类脂质的LNP，研究人员成功地将其递送到了小鼠的大脑中：

一种小分子抗真菌药，两性霉素B;

包含Tau反义寡核苷酸的大分子，该寡核苷酸可抑制与阿尔茨海默氏病有关的tau蛋白的产生;和

基因编辑蛋白GFP-Cre。

研究人员观察到tau蛋白减少的影响，以及基因编辑蛋白进入神经元的直接证据。研究人员称，事实上，后者是通过静脉注射递送的神经元内基因组编辑的首个证明。

尽管需要更多的研究和临床试验，但该递送方法在便利性和中枢神经系统药物递送的普遍应用方面可能是一项重大进步。塔夫茨大学的研究人员发现，在许多LNP品种中添加NT-类脂质可以使它们对血脑屏障具有渗透性。这意味着可以优化LNP的脂质长度和比例，以包装从小分子到DNA到大酶复合物的不同类型的药物，然后通过添加NT-脂质来提供相同的血脑屏障通透性。

“它简单，有效且可能广泛适用-我们可以修改药物的容器，并通过添加NT-类脂质，就好象贴上了一个地址标签，可以输送到大脑中一样，”博士后研究员Feihe Ma说。塔夫茨大学的徐实验室。“我们预想，由于交付受限，最终将尝试使用以前认为不切实际的各种神经疗法，”徐实验室的研究生刘阳说。马和杨是该研究的第一作者。

除了以上引用的作者外，该研究的贡献者还包括卓卓瑞博士。研究生 陈进进，博士后;芮学辉，硕士 和Zachary Glass博士 研究生，全部来自塔夫茨大学工程学院生物医学工程专业。

这项工作得到了美国国立卫生研究院(R01 EB027170-01和UG3 TR002636-01)的支持。内容仅由作者承担，并不一定代表美国国立卫生研究院的正式观点。Q. Xu是Tufts大学通过本手稿中描述的NT衍生类脂质获得专利的发明人。

Ma，F.，Yang，L.，Sun，Z.，Chen，J.，Rui，X.，Glass，Z.和Xu，QL“神经递质衍生的类脂质(NT-类脂质)通过静脉注射增强脑部递送” 科学进展2020年7月24日;DOI：10.1126 / sciadv.abb4429

塔夫茨大学位于美国马萨诸塞州波士顿，梅德福/萨默维尔和格拉夫顿以及法国塔洛瓦的校区，是美国一流的研究型大学。塔夫茨大学以其卓越的学术成就和培养学生成为各种专业领域的领导者而享誉全球。塔夫茨大学的所有校园都在开展越来越多的创新教学和研究计划，并且广泛鼓励教师和学生在大学各校的本科，研究生和专业课程中进行合作。

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