多机制清除Aβ蛋白的纳米递药系统治疗阿尔茨海默症的研究

β-amyloid (Aβ) is crucial in the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD). It is of great importance to establish a drug delivery system to clear Aβ effectively for AD therapy. In this project, a system (RVG29-RP NPs) will be constructed by loading rapamycin (RP) into poly (N-vinyl caprolactam) nanoparticles with modification of rabies virus glycoprotein 29 (RVG29). Firstly, the system is able to cross the blood brain barrier by RVG29 binding receptor-mediated transcytosis and get into the brain. Secondly, the high level of reactive oxygen species will remove the RVG29, and then expose the functional RP NPs, which will bind Aβ effectively and form the “Aβ&RP NPs”, inhibiting the Aβ aggregation and accelerating the microglia phygocytosis of “Aβ&RP NPs”. Lastly, RP NPs will induce autophagy in microglia, which could degrade the cellular Aβ, drive protective M2 microglia polarization, and realize the AD microenvironment remodeling. The system of RVG29-RP NPs will inhibit the Aβ aggregation, clear Aβ effectively with multi-mechanisms by enhancing the microglia phygocytosis and degradation of Aβ. Additionally, the immune modulation will be realized. This work will provide a particularly useful platform for AD therapy.

β-淀粉样蛋白（Aβ）是引起阿尔茨海默症（AD）的主要病因。探索可高效清除Aβ的纳米递药系统具有重要意义。本课题拟合成一种可负载自噬诱导剂雷帕霉素（RP）的聚N-乙烯基己内酰胺纳米粒（RP NPs），并用狂犬病毒糖蛋白衍生肽（RVG29）对其进行修饰，构建可多机制清除Aβ的RVG29-RP NPs。首先，该体系在RVG29引导下跨越血脑屏障，到达病灶部位。然后，该系统响应AD氧化应激微环境，脱去RVG29外壳，暴露出功能性内核（RP NPs），可有效结合Aβ形成“Aβ&RP NPs”复合物，抑制Aβ聚集，并增强小胶质细胞对复合物的吞噬。最后，进入小胶质细胞的RP NPs可诱导自噬作用，进而降解胞内Aβ，同时小胶质细胞可被极化为M2（抗炎）表型，重塑免疫微环境。该体系可抑制Aβ聚集，并增强小胶质细胞对其的“吞噬-降解”能力，有望多机制高效清除Aβ，并结合免疫微环境的重塑作用协同增强AD疗效。

该项目已成功构建多机制清除β-淀粉样蛋白（Aβ）的纳米递药系统，并进行了体内外实验进行阿尔茨海默症治疗。首先，通过自由基聚合法合成聚N-乙烯基己内酰胺纳米粒；然后，利用苯硼酸酯键连接羟基苯硼酸以及多巴胺并修饰狂犬病毒糖蛋白，物理负载雷帕霉素，成功构建纳米递药系统。通过体外模拟病灶环境，制剂可响应活性氧崩解并释放聚合物纳米粒，暴露出与Aβ作用的活性位点。在体外实验中，聚合物纳米粒可以通过疏水作用、π-π堆积作用以及共价作用与Aβ形成复合物，具有很强的抑制Aβ聚集和解聚Aβ纤维的效果。在细胞水平上，制剂可以提高小胶质细胞中自噬相关蛋白的表达，具有很强的吞噬和降解Aβ的能力，进而清除Aβ；并且可以促进小胶质细胞极化为抗炎型M2表型。此外，制剂可保护神经元免受Aβ的毒性损伤。在体内实验中，该制剂在尾静脉注射后可以通过乙酰胆碱受体穿越血脑屏障。行为学实验证明制剂改善了阿尔茨海默症小鼠的学习和记忆水平、认知水平及情感水平。小鼠海马区Aβ含量降低，说明该制剂有较强的吞噬和清除Aβ能力。小鼠大脑炎症环境得到改善，制剂对神经元具有保护作用，促进神经元细胞之间信息的正常传递。本研究验证了所构建的纳米递药系统的抗阿尔茨海默症效果，为今后对阿尔茨海默症多机制治疗开阔视野和提供有价值的理论依据。在本项目基金的资助下，进一步开展了仿生型活性氮纳米发生器和肿瘤微环境响应型纳米递药系统的构建及抗肿瘤免疫治疗的研究。所构建的纳米系统通过重塑肿瘤免疫抑制微环境进而发挥免疫治疗效果。通过本项目的实施，到目前为止已发表3篇SCI论文，授权发明专利1项。依托本项目资助，培养了4名硕士研究生。