攻破大脑防御,递送阿尔茨海默病药物

血脑屏障是人体解剖学和生理学中的柏林墙。其紧密排列的细胞保护神经元等免受毒素和病原体的侵害,同时允许葡萄糖和其他大脑代谢必需的化学物质(咖啡因?)通过。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


血脑屏障是人体解剖学和生理学中的柏林墙。

其紧密排列的细胞保护神经元等免受毒素和病原体的侵害,同时允许葡萄糖和其他大脑代谢必需的化学物质(咖啡因?)通过。

多年来,制药公司和学术研究人员一直在断断续续地努力穿越这道 imposing blockade,以便递送一些可能有助于减缓毁灭性神经疾病进展的大分子。


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就像来自前东德的潜在难民一样,许多药物在过境时被边防警卫拦截——这支分子安全部队要么阻止要么消化任何入侵者。人们已经进行了多次尝试以确保安全通行——部署化学物质使血脑屏障“内皮”细胞萎缩,或使用微型导管或微小气泡穿过微小裂缝。 成功充其量也只是喜忧参半——这些分子货物载体都没有进入人体试验阶段。

瑞士制药商罗氏公司在1月8日出版的《神经元》(Neuron)杂志上报道,在克服长期存在的技术障碍方面取得了一些进展。 该研究描述了一种新技术,该技术欺骗血脑屏障的天然检查点之一,让一种精心设计的药物通过,该药物攻击淀粉样蛋白-β蛋白片段,这些片段可能是造成阿尔茨海默病损害的主要罪魁祸首。 这种诡计涉及转铁蛋白受体,这是一种用于将铁转运到大脑的停靠位点。 罗氏公司取了一段与转铁蛋白受体结合的抗体片段,并将其连接到另一种抗体上,这种抗体一旦到达血脑屏障的另一侧,就会附着并去除淀粉样蛋白。

这种策略以前也尝试过,但分子一旦通过关卡,通常会被溶酶体(一种细胞垃圾处理系统)消耗掉。 这就是诀窍所在。 罗氏公司的脑穿梭机(Brain Shuttle)之所以如此称呼,是因为它仅使用Y形抗体上部结构的一只手臂而不是两只手臂来与转铁蛋白受体结合——使其成为单价抗体而不是二价抗体。 这种设计类似于天然转铁蛋白蛋白的分子结构(它附着在受体上),似乎允许无阻碍地通过。 该公司报告称,使用这种方法,药物的另一部分,即附着在淀粉样蛋白靶标上的抗体,其效果比使用二价抗体或单独使用抗淀粉样蛋白抗体好55倍。

罗氏公司计划将脑穿梭机打造为一种通用的、军用级别的运输工具,用于将大分子输送到大脑,并已与两家合作伙伴公司达成协议,尝试使用分子穿梭机运送治疗亨廷顿病和帕金森病的药物。

所有这些都还在进行中。 一家也在开发细胞特洛伊木马的初创公司对脑穿梭机的前景表示怀疑。 加州大学洛杉矶分校名誉教授、圣莫尼卡 ArmaGen Technologies 公司的创始人威廉·帕德里奇说:“罗氏公司的论文会让读者相信二价转铁蛋白受体单克隆抗体 (TfRMAb) 行不通。” ArmaGen Technologies 公司正在开发一种血脑屏障转运系统。“……在过去的三年中,我们发表了10多篇关于高亲和力二价转铁蛋白单克隆抗体的文章,证明了其在实验性帕金森病、溶酶体贮积症和中风以及阿尔茨海默病中的药理学疗效。” 帕德里奇还质疑罗氏公司使用的方法,认为它们是“非定量的脑摄取量度”。

撰写该研究报告的罗氏团队负责人珀-奥拉·弗雷斯克加德为论文中详述的技术方法辩护,并反驳了帕德里奇的一项研究,称该研究缺乏关于有多少药物实际到达淀粉样蛋白斑块的数据,如果它与罗氏公司自己对二价抗体的测试密切相关,那么这个量可能为零。

这些争论不会通过教练的挑战来解决——血脑屏障转运蛋白可能还需要一段时间才能进入标准药典。 辉瑞神经科学部门的研究人员在《神经元》(Neuron)杂志上发表的一篇随刊分析文章赞扬了罗氏公司的研究,但也指出需要对特洛伊木马疗法如何影响通过大脑检查站查理斯的基本生理过程进行更多研究。 事实上,罗氏子公司的基因泰克公司不得不不断改进其自身版本的血脑屏障转运蛋白,因为该抗体已导致动物研究中成熟红细胞数量下降。

对这个看似深奥的药理学领域的兴趣将持续下去。 制药公司已经在抗淀粉样蛋白抗体上花费了 10 亿美元。 翻越、绕过或穿过作为血脑屏障的 Great Wall 可能是使这些支出获得回报的唯一途径。 这意味着毫无疑问,将继续加快研究构建更好的分子特洛伊木马的方法。

来源:Dan Budnik/维基共享资源

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大众科学, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大众科学's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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