用于阿爾茨海默病聯(lián)合治療的新型靶向高效納米系統(tǒng)
如果說(shuō),藥物是人類發(fā)明用來(lái)抵御病痛的武器,那么被吞下的一粒藥,要在人體內(nèi)經(jīng)過(guò)多么漫長(zhǎng)而奇妙的旅程,才能最終抵達(dá)它的戰(zhàn)場(chǎng)?
比起人體的其他器官,大腦是最為精密復(fù)雜而又神秘莫測(cè)的“未知之境”,“以現(xiàn)有的阿爾茨海默癥為例,目前市面上的主流治療藥物,最終能作用于大腦的藥物劑量并不夠多。
“天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教師武曉麗說(shuō)。她所供職的生科院納米生物醫(yī)學(xué)研究所,一直致力于納米診療系統(tǒng)方面的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。他們給藥物設(shè)計(jì)出“納米戰(zhàn)衣”,可將藥物包裹在納米顆粒中,使其得以順利在人體內(nèi)“翻山越嶺”精準(zhǔn)抵達(dá)目標(biāo)位置、持續(xù)釋放;在大幅提高藥物生物利用度的同時(shí),降低其副作用。
這項(xiàng)研究近日在治療阿爾茲海默癥的治療方面取得了新進(jìn)展,天津大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院納米生物醫(yī)學(xué)研究所所長(zhǎng)常津教授所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在Advanced Science(《先進(jìn)科學(xué)》) 上發(fā)表了關(guān)于人血清白蛋白納米藥物對(duì)阿爾茲海默癥治療機(jī)制的研究。
研究結(jié)果顯示,該人血清白蛋白藥物遞送納米系統(tǒng)可顯著提高治療藥物的入腦效率和腦內(nèi)滯留能力。阿爾茲海默病小鼠模型顯示,該納米藥物可改善神經(jīng)元形態(tài)學(xué)改變,挽救記憶障礙,減緩疾病的發(fā)病進(jìn)程。這意味著,該研究有望提供一種多功能、高效協(xié)同、生物安全性好的阿爾茲海默癥治療新候選方案。
探索阿爾茲海默癥治療的新辦法
9月21日,是世界阿爾茲海默癥日,有統(tǒng)計(jì)顯示,我國(guó)阿爾茲海默癥患者居全球首位,是全世界新發(fā)病例增速最快的國(guó)家之一,預(yù)計(jì)到2050年我國(guó)阿爾茲海默癥患者人數(shù)可達(dá)3000萬(wàn)人。然而,對(duì)這種常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病,人們對(duì)它既熟悉又陌生,目前并沒(méi)有找到其發(fā)病的確切機(jī)理,也尚無(wú)有效的治療方法。
科學(xué)家們通過(guò)對(duì)阿爾茲海默癥患者長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年的觀察研究發(fā)現(xiàn),隨著年齡增長(zhǎng),金屬離子聚集觸發(fā)的Aβ淀粉樣沉積和神經(jīng)遞質(zhì)乙酰膽堿水平的降低是重要的誘發(fā)因素之一,可導(dǎo)致認(rèn)知減退,推動(dòng)疾病發(fā)展,癥狀包括記憶力喪失、決策能力喪失、語(yǔ)言能力喪失等。
仿佛是擺在人類面前一個(gè)巨大的多米諾骨牌,雖然還沒(méi)有人知道最初是什么按下了“起始鍵”誘發(fā)了阿爾茲海默癥,但科學(xué)家們認(rèn)為,如果能夠在疾病過(guò)程中及時(shí)阻攔上述誘發(fā)因素,就有可能延緩甚至控制它的發(fā)展。近年來(lái),面世的阿爾茲海默癥藥物,都在試圖成為阻攔骨牌進(jìn)一步倒塌的武器。
天津大學(xué)常津教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)抓住目前公認(rèn)的誘發(fā)阿爾茲海默癥的可能因素,即金屬離子聚集觸發(fā)的Aβ淀粉樣沉積和乙酰膽堿失衡,提出需要一種既能抑制和減少金屬離子聚集,又能同時(shí)調(diào)節(jié)乙酰膽堿失衡的聯(lián)合治療方法實(shí)現(xiàn)阿爾茨海默癥的治療。
在現(xiàn)有藥物中,他們選取了具有上述功能的氯碘羥喹和多奈哌齊兩種藥物,把它們裝進(jìn)由人血清白蛋白做成的“納米戰(zhàn)衣”,讓藥物能在人體內(nèi)“乘風(fēng)破浪”直抵病灶。
穿上“納米戰(zhàn)衣”藥效大不同
通常治療阿爾茲海默癥的口服藥物,在通過(guò)消化系統(tǒng)入血后,還要跨越人腦中難以逾越的血腦屏障。血腦屏障是人類重要的自我保護(hù)機(jī)制之一,它是由腦毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和脈絡(luò)叢構(gòu)成,用以阻止有害物質(zhì)由血液進(jìn)入腦組織。這同時(shí)也意味著,藥物想跨越血腦屏障也非常困難。
天大團(tuán)隊(duì)的科學(xué)家們?cè)O(shè)想,能不能給藥物找一條進(jìn)入大腦的“捷徑”?他們嘗試把藥物從鼻腔滴入,這是繞開(kāi)血腦屏障的“近路”。他們研制的“納米戰(zhàn)衣”由人體自身的血清白蛋白做成,既保證了安全性,也會(huì)被免疫系統(tǒng)認(rèn)為是“自己人”,避免了被“剿殺”的風(fēng)險(xiǎn)。
這次,必須經(jīng)過(guò)的通道是鼻腔,而鼻腔黏膜也是一道天然屏障,為了順利穿過(guò)這層阻擋,科學(xué)家們?cè)凇凹{米戰(zhàn)衣”上添置了兩種特別的“小裝備”:一種是可跨越鼻粘膜的跨膜肽(TAT),另一種是靶向制劑神經(jīng)節(jié)苷脂(GM1)。前者可以提高納米顆??邕^(guò)鼻黏膜的效率,使藥物能更快更好在腦內(nèi)富集;后者可以幫助已穿過(guò)鼻黏膜的藥物,快速聚集到腦內(nèi)病變部位。
另外,“納米戰(zhàn)衣”還同時(shí)解決了氯碘羥喹水溶性差和多奈哌齊副作用大的缺陷,使得藥物能夠更好地緩釋,更有效地滯留在病變部位,提高積累量,安全性也更高。
倘若能按照這個(gè)設(shè)想再往前走,未來(lái)的患者將不再需要大把吃藥,也不用再忍受傳統(tǒng)藥物帶來(lái)的副作用,只需要在鼻腔滴入幾滴藥,就能達(dá)到高效的治療效果。
在把藥物送入身體之前,科學(xué)家們還可以給“納米戰(zhàn)衣”進(jìn)行熒光標(biāo)記,以便給藥后通過(guò)活體成像儀直接觀測(cè)藥物作用的動(dòng)態(tài)過(guò)程和分布。這項(xiàng)藥物可視化技術(shù)也同樣適用于腫瘤藥物治療過(guò)程的CT和MRI檢測(cè)。
給藥物加“開(kāi)關(guān)”精準(zhǔn)攻擊癌細(xì)胞
除了團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍人常津教授,這支科學(xué)家團(tuán)隊(duì)平均年齡不足35歲,這些年輕人一直試圖使用納米生物醫(yī)學(xué)材料和技術(shù)在重大疾病診療方面尋找新的突破。
許多材料都可以被他們改造成神奇的“納米戰(zhàn)衣”,量子點(diǎn)、納米金、納米銀、納米磁微粒、稀土、上轉(zhuǎn)換、近紅外納米微粒、高分子脂質(zhì)體等微納米顆粒都成了他們手中的“兵器”,不同的納米顆粒因本身具有不同功能而在各種場(chǎng)合派上用處。
不僅是阿爾茲海默癥,他們還把納米靶向控釋治療技術(shù)用于腫瘤、糖尿病等重大疾病的治療中,將體外體內(nèi)診斷技術(shù)和靶向控釋治療技術(shù)有機(jī)結(jié)合,盡可能實(shí)現(xiàn)對(duì)重大疾病的早期診斷和精準(zhǔn)治療。
比如,該團(tuán)隊(duì)將納米技術(shù)與靶向控釋、光遺傳學(xué)、聲遺傳等技術(shù)相結(jié)合,創(chuàng)新合成多種具有優(yōu)異特性的納米材料,自主研發(fā)了一系列多模態(tài)探針引導(dǎo)的可視化納米藥物,應(yīng)用于多種乳腺癌、腦瘤、肝癌、肺癌等腫瘤的可視化治療。
化學(xué)治療是腫瘤臨床治療的策略之一,但常規(guī)藥物在人體內(nèi)遞送的過(guò)程中,往往會(huì)有不可控的藥物釋放。眾所周知的,化療毒副作用大,患者痛苦不堪。
研究者嘗試在藥物的“納米戰(zhàn)衣”上加設(shè)一個(gè)“開(kāi)關(guān)”,可以根據(jù)病人的具體需求,先靶向遞送藥物至患處,實(shí)現(xiàn)藥物的時(shí)空精準(zhǔn)控釋并最大限度地防止對(duì)正常器官組織的損傷。
光、聲敏感的納米載體便是其中一種“開(kāi)關(guān)”,研究者可以用光或超聲波激活藥物,驅(qū)使其在準(zhǔn)確的時(shí)間和位置釋放出來(lái)攻擊癌細(xì)胞,抗癌藥物釋放量等可以通過(guò)光和超聲波的強(qiáng)度、波長(zhǎng)和照射時(shí)間來(lái)進(jìn)行精確調(diào)控。
與此同時(shí),應(yīng)用納米技術(shù)還能解決傳統(tǒng)疾病檢測(cè)技術(shù)中存在的靈敏度低、特異性差、操作耗時(shí)和價(jià)格昂貴等缺陷。
年輕研究者們已嘗試將納米技術(shù)與分子診斷、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)有機(jī)結(jié)合,創(chuàng)制出高性能微納生物新材料,實(shí)現(xiàn)了樣品快速分離、檢測(cè)信號(hào)放大和微弱信號(hào)保真,實(shí)現(xiàn)快速、靈敏、準(zhǔn)確和高通量檢測(cè),進(jìn)而開(kāi)發(fā)出腫瘤、傳染病、心衰、帕金森等系列疾病的多種診斷產(chǎn)品,產(chǎn)品性價(jià)比高,并替代了部分進(jìn)口產(chǎn)品。
在這個(gè)朝氣蓬勃、勇于探索和創(chuàng)新的青年科學(xué)家團(tuán)隊(duì)看來(lái),科學(xué)探索永無(wú)止境,能實(shí)實(shí)在在地幫助更多患者擺脫病痛,提高人民健康水平,這是驅(qū)使他們不斷勇往直前的動(dòng)力。
中國(guó)青年報(bào) 2020年09月08日 12 版 中青報(bào)·中青網(wǎng)記者 胡春艷
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