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为治疗脑部疾病而开发的纳米粒子给药系统

在过去的几十年里,研究人员已经确定了导致神经退行性疾病的生物途径,并开发了有希望的分子制剂来靶向这些疾病。然而,将这些发现转化为临床批准的治疗方法的进展速度要慢得多,部分原因是科学家在将治疗方法穿过血脑屏障(BBB)并进入大脑方面面临的挑战。

《Medical Xpress》1月1日消息

为了促进治疗药物成功输送到大脑,布莱根妇女医院(Brigham and Women's Hospital)和波士顿儿童医院(Boston Children's Hospital)的生物工程师、医生和合作者团队创建了一个纳米颗粒平台,该平台可以在受损或完整BBB的小鼠体内有效地输送封装的药物。在创伤性脑损伤(TBI)小鼠模型中,他们观察到,这种给药系统在大脑中的累积量是传统方式的三倍,而且具有治疗效果,这为治疗多种神经系统疾病打开了可能性。研究结果发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。

研究于2021年1月1日发表在《Science Advances》(最新影响因子:13.117)杂志上

以前开发的在TBI之后将治疗剂输送到大脑的方法依赖于头部物理损伤后的短暂时间窗,此时BBB暂时被破坏。然而,BBB在几周内修复后,医生缺乏有效给药的工具。

通讯作者Nitin Joshi博士说:“通过BBB传递小分子和大分子治疗药物是非常困难的。”他是布莱根妇女医院麻醉、围手术期和疼痛医学科纳米医学中心的助理生物工程师,“我们的解决方案是将治疗药物封装到生物兼容的纳米颗粒中,这些纳米颗粒具有经过精确设计的表面特性,能够使它们在治疗上有效地转运到大脑中,而与BBB的状态无关。”

这项技术可以帮助医生治疗与创伤性脑损伤相关的继发性损伤,创伤性脑损伤会导致阿尔茨海默病、帕金森病和其他神经退行性疾病,这些疾病会在BBB愈合后的几个月或几年里发展。

“能够在没有炎症的情况下通过BBB传递药物,在某种程度上是该领域的圣杯,” 布莱根妇女医院麻醉、围手术期和疼痛医学科的资深合著者Jeff Karp博士说,“我们的方法非常简单,适用于许多需要将治疗药物输送到大脑的神经系统疾病。”

波士顿儿童医院急诊医学科的医学博士、公共卫生硕士Rebekah Mannix是这项研究的资深合著者,她进一步强调,对于广泛的急性和慢性疾病,血脑屏障抑制治疗药物向中枢神经系统的输送。她说:“这项研究开发的技术可以用于大量不同的药物,包括抗生素、抗肿瘤药物和神经肽。这可能会改变许多中枢神经系统的疾病的治疗前景。”

本研究中使用的治疗方法是一种小干扰RNA (siRNA)分子,旨在抑制tau蛋白的表达,而tau蛋白被认为在神经退行性变中起关键作用。聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)是一种可生物降解的生物相容性聚合物,用于美国食品药品监督管理局(FDA)批准的几种现有产品中,被用作纳米粒子的基础材料。研究人员系统地设计和研究了纳米粒子的表面特性,以最大程度地使它们穿透健康小鼠中完整无损的BBB。这导致鉴定出独特的纳米颗粒设计,该设计可使被封装的siRNA跨完整BBB的转运最大化,并显著改善脑细胞的摄取。

在通过新给药系统接受抗tau siRNA的TBI小鼠中,观察到tau蛋白表达降低了50%,而不管该配方是在受损BBB的临时时间窗口内或外部注入。相比之下,通过传统给药系统接收siRNA的小鼠tau蛋白没有受到影响。

“除了证明这种药物输送到大脑的新平台的实用性之外,这份报告首次确定,可以利用表面化学和涂层密度系统来调节纳米粒子穿过具有紧密连接的生物屏障的渗透,”第一作者、麻醉、围手术期和疼痛医学科的Wen Li博士说。

除了瞄准tau蛋白外,研究人员还在研究如何利用新型给药平台攻击其他靶点。

Karp说:“在临床转化方面,我们希望超越tau蛋白,来验证我们的系统是否适用于其他靶点。我们使用创伤性脑损伤模型来探索和发展这项技术,但基本上任何研究神经障碍的人都可能发现这项工作的益处。我们当然有很多工作要做,但我认为这为我们向多种治疗靶点迈进提供了重要的动力,并将其推向人体试验。”

参肽茶多酚改善中老年人记忆功能的临床研究

参考文献

Source:Brigham and Women’s Hospital

Nanoparticle drug-delivery system developed to treat brain disorders

Reference:

BBB pathophysiology–independent delivery of siRNA in traumatic brain injury

BY WEN LI, JIANHUA QIU, XIANG-LING LI, SEZIN ADAY, JINGDONG ZHANG, GRACE CONLEY, JUN XU, JOHN JOSEPH, HAOYUE LAN, ROBERT LANGER, REBEKAH MANNIX, JEFFREY M. KARP, NITIN JOSHI

SCIENCE ADVANCES01 JAN 2021 : EABD6889

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