以提高纳米载体跨血脑屏障转运为基础的阿尔茨海默症靶向递药系统构建和评价

A key issue in brain targeting drug delivery is the poor efficiency in transportation through blood brain barrier (BBB). In this project, a kind of novel Alzheimer’s disease (AD) targeted drug delivery system, BACE1-D-p@DGL-MAN-H6, is designed with actively BBB targeting capacity, highly intracellular transportation and brain side exocytosis ability. The system could actively target transferrin receptor on BBB by H6 peptide and then mediate endocytosis. In the acidic lysosomes, the system will quickly disassociate from the H6-transferrin receptor complex due to the sensitive bond between H6 peptide and the system. Then the system will escape from endosomes and be excytosed to brain mediated by the MAN on the system because of its high binding affinity with glucose transporter on the internal side of cell membrane. Furthermore, the MAN could actively target neuro glial cells due to highly expressed glucose transporter. After internalization, the BACE1 siRNA and tau-binding D-p peptide would be released to overcome the two major symptoms of AD, resulting in good treatment outcome.

本项目针对跨血脑屏障药物递送面临的跨膜转运效率差的关键科学问题，设计了具有血脑屏障主动靶向能力、良好细胞内转运和向脑侧外排能力的递药系统BACE1-D-p@DGL-MAN-H6，用于阿尔茨海默症的靶向药物递送和治疗。该系统在H6多肽的介导下，主动靶向血脑屏障上高表达的转铁蛋白受体并与之结合后介导入胞，进而在溶酶体微酸环境中递药系统与H6多肽-转铁蛋白受体复合物脱离，从而快速逃离溶酶体，并通过MAN与细胞膜内侧的葡萄糖转运体结合，促进其向脑侧转运。入脑后，进一步通过神经胶质细胞高表达的葡萄糖转运体进入神经胶质细胞，释放针对Aβ的BACE1 siRNA和抑制tau蛋白过度磷酸化的D-p多肽，协同发挥阿尔茨海默症治疗效果。该设计依据跨血脑屏障递药系统转运存在的关键问题，有效提高递药系统在跨膜转运各步骤的效率，从而显著提高其脑部疾病的靶向递送效果，相关思路未见报道，具有较高的研究价值和应用意义。

随着人口老龄化，AD的发病率逐年升高。然而目前临床对AD的治疗药物缺乏，多种潜在药物，特别是具有良好治疗潜力的基因、多肽药物的脑部靶向效果不佳，因此如何有效提高AD的靶向治疗效果成为国内外研究热点。传统的双级靶向递药系统利用第一级靶向分子识别血脑屏障上受体，第二级靶向分子识别脑内病灶，一定程度提高了药物的脑内递送效率。但受限于第一级靶向分子较差的BBB透过性，纳米药物总体入脑量仍然较低，限制了AD的治疗效果。基于此背景，本项目提出通过酸敏感键修饰第一级靶向分子，使得其可以在溶酶体中断裂，从而使得纳米载体可以更好从溶酶体逃离，并被高效转运至脑内。结果显示，T7修饰显著提高了脑毛细血管内皮细胞对纳米载体的摄取，而经过可断裂修饰后，其溶酶体共定位较不可断裂组显著下降，BBB单层膜转运显著提高，说明可断裂修饰有助于纳米载体逃逸溶酶体并完成跨细胞转运。AD的复杂病理特征也是治疗面临的关键问题之一。本项目选择了BACE1 siRNA和D多肽的联合递送，以期可以同时降低Aβ沉积，并抑制tau蛋白磷酸化。体外实验表明，该纳米载体可将BACE1 mRNA表达水平降低至对照组的17.58%，显著抑制了BACE1的表达。体内实验表明， PBS处理的AD小鼠潜伏期为53.4 ± 13.2 s，需要花费较长的时间，甚至大部分小鼠找不到平台，而实验组D-DTCT7/siRNA治疗的小鼠平均潜伏期为15.8 ± 18.3 s，与健康小鼠接近。这些结果表明，通过多个药物联合递送，可以有效提高AD治疗效果。综上所述，本项目成功构建了一种具有脑部靶向能力，高效BBB穿越能力及病灶选择能力的递药系统，可以将多肽和siRNA药物联合递送至AD病灶，显著提高了AD的治疗效果。该项目的实施为脑部疾病的治疗和靶向递送系统的设计提供了良好的思路和借鉴。