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2019-05-30

科学家竟从寄生虫得到启发,发现将药物注入大脑的新方法

来源:Fiercebiotech

文:Angus Liu

译:Claire

头图来源:GETTY



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血脑屏障通常会阻止许多药物进入中枢神经系统,使得治疗脑部疾病变得困难。在一个令人意想不到的助手——无颚七腮鳗的帮助下,威斯康辛大学麦迪逊分校和德克萨斯大学奥斯汀分校的科学家们有望解决这一问题。

目前,已有初步证据表明,他们可以从这种生物体内提取出一种分子,这种分子可以将药物直接运送到以前难以进入的大脑病变部位。

发表在《科学·进展》(Science Advances)杂志上的一项研究表明,当研究人员将他们开发的药物输送系统与一种抗癌药物结合起来时,他们发现,在患有脑瘤的小鼠身上,这种药物治疗效果更好。该团队认为这一发现为治疗其他脑部疾病带来了希望。

尽管七鳃鳗外表不好看,而且是寄生动物,但它拥有与人类相似的强大免疫系统。与人类不同的是,这种鱼不会产生抗体,而是产生一种叫做可变淋巴细胞受体(VLRs)的小型防御分子。正是这些VLRs成为了新型药物输送系统的基础。

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▲七鳃鳗可以帮助科学家开发出更有效的治疗大脑疾病的方法,如癌症、阿兹海默症、外伤和中风等。(Jeremy Monroe/Fresh Waters)


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血脑屏障是一种自然防御机制,保护大脑免受血液循环中的毒素或病原体侵害。它阻止了许多类型的分子,包括VLRs,通过血液进入大脑。

但当疾病出现时,血脑屏障就会暴露出“细胞外基质”,即大脑细胞周围的蛋白质和糖组成的网络。渗漏的细胞外基质为VLRs这一由七腮鳗启发而得的化合物提供了独特的进入点。

威斯康辛大学工程学教授兼该研究的资深发起人Eric Shusta博士表示,像这样的分子结构通常不能把“货物”运送到大脑,但在血脑屏障中只要有被破坏的地方,它们就能运送药物,直达病灶。

Shusta的研究小组给七鳃鳗接种了疫苗,并挑选了与大脑细胞外基质紧密结合的VLRs。为了测试这种输送系统的有效性,研究人员决定在患有致命性脑癌——胶质母细胞瘤的小鼠模型上进行测试。

他们将强生公司的化疗药物Doxil(阿霉素)装入选定的VLRs。研究小组的报告显示,这一组合显著延长了这些动物的存活时间。


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该团队表示,这种新方法有几个优点。

首先,由于脑细胞会主动地泵出许多化学物质,瞄准细胞外基质可以比直接瞄准脑细胞运送更大剂量的药物。

研究报告的合著者之一郭博士(Jhon Kuo)表示,就像水渗入海绵一样,比起直接向细胞输送药物,VLRs很可能会在细胞周围丰富的基质中积累更多的药物。

其次,该技术似乎可以在发挥其作用时避开健康组织,这可能会减少因脱靶而产生的不良反应。在小鼠实验中,研究人员观察到肿瘤区域的药物有效载荷比周围区域高出了112倍。


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未来,研究人员希望这种以基于VLP的分子能够根据需求进行“定制”,使其携带治疗其他神经疾病且需要通过血脑屏障的药物。研究人员表示,阿兹海默症、多发性硬化症、中风和外伤都属于这种情况。

胶质母细胞瘤的治疗方法仍有改进的空间。由于肿瘤侵袭边缘(invasive tumor margins)通常位于完整的血脑屏障之后,“我们还需要做进一步的工作,将VLRs与一个能够扩散并针对在临床上十分重要的侵袭边缘的治疗平台相结合,”科学家在研究报告中写道。

他们还设想使用更多的靶向药物来配合这一药物输送系统共同发挥作用,比如默克公司被批准用于治疗脑癌的化疗药物Temodar(替莫唑胺),还有免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors)。


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