针对AD致病蛋白(Aβ)的靶向复合纳米诊疗系统的构建与应用的实验研究

Alzheimer’s Disease (AD) patients with increasing level of β-amyloid (Aβ) suffer from diffused neuronal loss, leading to irreversible cognitive impairment induced by the downstream cascade through Aβ deposition. Therefore, it is of great importance to detect and eliminate Aβ in the early stage. In order to construct a diagnosis and treatment system, thermosensitive nanopolymerides are self-assembled as carriers, which are surface-modified with Aβ-specific tracers and loaded with superparamagnetic nanomaterials as well as targeted drugs. The diagnosis and treatment system can targetingly combine Aβ which will be imaged on MRI with high spatial resolution early via superparamagnetic nanomaterials. By accurate release of targeted agents using magnetothermal effect, it improves therapeutic efficacy through raising local drug effective concentration while maintaining drug safety. MR imaging, pathological, molecular biological and ethological techniques are utilized to moniotr therapeutic efficacy at molecular, cellular and biological level. The system can both early detect and eliminate Aβ to improve cognition, thus interrupting AD pathological process induced by these proteins and reducing the incidence and hazard of AD.

阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）患者脑内的β-淀粉（Aβ）蛋白表达增高，其沉积启动下游一系列级联反应，引起神经元广泛受损、丢失，认知功能不可逆地下降。早期检测并清除Aβ蛋白至关重要。基于此，本项目拟采用温敏性纳米聚合物，构建结合了Aβ蛋白特异性探针、纳米级顺磁性物质和靶向药物的复合诊疗系统，该系统可与Aβ蛋白靶向结合，通过顺磁性物质在磁共振上进行高分辨率成像，以早期显示Aβ蛋白；通过磁热效应在靶点精确释放靶向药物，使靶点区域药物达到安全且更有效的浓度；并在分子、细胞、活体层面，应用影像学、病理学、分子生物学、行为学等技术进行治疗响应监测。该系统既能早期检测Aβ蛋白，又能将其早期清除并改善认知功能，从而阻断Aβ蛋白沉积向AD发展的病理进程，降低AD发病率、减轻其危害性。

阿尔茨海默病（Alzheimer’s Disease, AD）患者脑内的β-淀粉（Aβ）蛋白表达增高，其沉积启动下游一系列级联反应，引起神经元广泛受损、丢失，认知功能不可逆地下降。早期检测并清除Aβ蛋白至关重要。.本项目采用纳米级锰锌铁氧体（MZF）以两亲性星型嵌段共聚物进行包覆,负载Aβ特异性探针匹茨堡复合物B(PiB),构建新型靶向Aβ斑块的磁性纳米颗粒MZF-PiB。透射电镜显示其粒径约100 nm, MRI扫描测量T2值，计算r2弛豫率为163.11 mM-1S-1; 孵育MZF-PiB悬液24 h及48 h后的SH-SY5Y和MDCK细胞与对照组细胞活性相比差异均无统计学意义，体外结合实验显示纳米颗粒可与Aβ斑块特异性结合,被检出斑块最小尺寸为27 μm。以上，证明了MZF-PiB有良好的安全性和优良的顺磁性,具有体外检测Aβ斑块的能力和早期诊断AD的潜力。为进一步优化穿越BBB能力，本项目采用溶剂蒸发法构建以Aβ为靶向基团,携带姜黄素(Cur)颗粒, KB探针及四氧化三铁的磁性纳米材料Fe-Cur-KB。Fe-Cur-KB携带负电荷，Zeta电位约-17.3 mV，电镜下观察呈球形，尺寸大小约为8-10 nm，水动力粒径约26.93 nm；体外MR显像能力良好；姜黄素的载药量为0.3%，小分子KB的载药量为5.7%；稳定性较好；不同浓度Fe-Cur-KB纳米溶液对MDCK细胞存活率无明显影响，血脑屏障体外模型实验结果表明可以通过血脑屏障，碱性磷酸酶与普鲁士蓝共染结果表明可与AD模型鼠APP/PS1的脑切片中Aβ斑块特异性结合，western blot实验发现随着纳米溶液浓度的提高，Ser199蛋白的相对表达量也逐渐下降，提示纳米材料可以改善AD细胞模型中存在的过度磷酸化问题；Morris水迷宫实验证实了改进APP/PS1小鼠的学习记忆能力的作用。以上，证明了Fe-Cur-KB磁性纳米材料具有良好的生物相容性和稳定性、体外MR显像能力、透过BBB、与Aβ靶向结合并清除能力, 有望作为MR显像剂用于早期诊疗D。.本项目设计的靶向AD致病蛋白Aβ蛋白的纳米诊疗系统能早期检测Aβ蛋白，有助于临床及早发现并干预AD进程，减轻其危害性，对我国AD发病率逐渐升高这一严峻情况而言，本项目研究具有重要价值和广泛的潜在应用前景。