近年来，随着世界人口的老龄化，中枢神经系统类疾病的发病率也与日俱增。中枢神经系统(CNS)主要包括脑部和脊柱，其病变与损伤不仅严重地影响病人的生活质量，更对社会保障与医疗体系提出了严峻的考验。因此，CNS疾病的治疗已成为药物研发与药物递送的重要领域。
大量研究表明，神经营养因子 (neurotrophin) 家族的蛋白质具有调控神经的生长与分化的功能，是再生医学领域的热点分子。作为第一个被分离的神经营养因子，神经生长因子 (nerve growth factor, NGF) 已被大规模应用在神经类疾病的研究与临床试验。然而，NGF尺寸小、电荷高，导致其通过静脉注射后大量累积在外周组织，而真正到达病变部位的微量NGF难以达到理想的治疗效果。同时，在CNS类疾病中，血脑屏障 (blood-brain barrier, BBB)是NGF进入中枢神经系统、促进神经修复与再生的主要阻碍。因此，设计能将NGF高效输送到CNS的有效载体，对实现其生物功能有着重要意义。当前的NGF载体，如病毒与细胞，原位投递的生物材料等，在有效性、安全性与药物释放的方面仍存在着各自的不足。
为了实现CNS的有效投递，加州大学洛杉矶分校(UCLA)的卢云峰教授、温静教授、Sina Pourtaheri教授与北京生物工程研究所的陈薇教授合作，从神经递质的化学结构中得到启发，设计了装载NGF的纳米胶囊。通过对小鼠脑脊液与脑、脊柱组织的提取分析，以及对灵长类动物的多次注射与长期观察，验证了NGF纳米胶囊跨越BBB并在CNS积累的功能。同时，肝肾功能与血液指标的检测验证了NGF纳米胶囊的安全性与生物相容性。
图1. NGF纳米胶囊的制备(a)，CNS有效投递(b)与脊柱损伤部位的缓释(c)。
为进一步验证NGF纳米胶囊对CNS神经修复再生的促进作用，科研人员将纳米胶囊应用于脊柱损伤的小鼠模型中。与未经修饰的NGF相比，NGF纳米胶囊显著地促进了神经再生、组织重塑以及行动力恢复。同时，纳米胶囊的持续缓释降低了CNS中的炎症反应，促进了血管的再生。这种纳米胶囊的投递平台可进一步扩展到其他生长因子、细胞因子和单克隆抗体等蛋白类药物，在组织再生、免疫调节与疾病治疗领域有着广阔的前景。
图2. 在小鼠的脊柱损伤模型中，NGF纳米胶囊的有效投递与持续缓释促进了神经修复与再生。
这一成果近期发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是UCLA博士研究生许铎和博士后吴迪博士、秦蒙博士。
原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：
Efficient Delivery of Nerve Growth Factors to the Central Nervous System for Neural Regeneration
Duo Xu, Di Wu, Meng Qin, Lina R. Nih, Chaoyong Liu, Zheng Cao, Jie Ren, Xiangjun Chen, Zhanlong He, Wenhai Yu, Jiaoqiong Guan, Suqin Duan, Fang Liu, Xiangsheng Liu, Jesse Li, Dushawn Harley, Bin Xu, Lihua Hou, Irvin S. Y. Chen, Jing Wen, Wei Chen, Sina Pourtaheri, Yunfeng Lu
Adv. Mater., 2019, DOI: 10.1002/adma.201900727
导师介绍
卢云峰
https://www.x-mol.com/university/faculty/44751
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