攻破大腦防禦,遞送阿爾茨海默病藥物

血腦屏障是人體解剖學和生理學中的柏林牆。其緊密排列的細胞保護神經元等免受毒素和病原體的侵害,同時允許葡萄糖和其他大腦代謝必需的化學物質(咖啡因?)透過。

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本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點


血腦屏障是人體解剖學和生理學中的柏林牆。

其緊密排列的細胞保護神經元等免受毒素和病原體的侵害,同時允許葡萄糖和其他大腦代謝必需的化學物質(咖啡因?)透過。

多年來,製藥公司和學術研究人員一直在斷斷續續地努力穿越這道 imposing blockade,以便遞送一些可能有助於減緩毀滅性神經疾病進展的大分子。


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就像來自前東德的潛在難民一樣,許多藥物在過境時被邊防警衛攔截——這支分子安全部隊要麼阻止要麼消化任何入侵者。人們已經進行了多次嘗試以確保安全通行——部署化學物質使血腦屏障“內皮”細胞萎縮,或使用微型導管或微小氣泡穿過微小裂縫。 成功充其量也只是喜憂參半——這些分子貨物載體都沒有進入人體試驗階段。

瑞士製藥商羅氏公司在1月8日出版的《神經元》(Neuron)雜誌上報道,在克服長期存在的技術障礙方面取得了一些進展。 該研究描述了一種新技術,該技術欺騙血腦屏障的天然檢查點之一,讓一種精心設計的藥物透過,該藥物攻擊澱粉樣蛋白-β蛋白片段,這些片段可能是造成阿爾茨海默病損害的主要罪魁禍首。 這種詭計涉及轉鐵蛋白受體,這是一種用於將鐵轉運到大腦的停靠位點。 羅氏公司取了一段與轉鐵蛋白受體結合的抗體片段,並將其連線到另一種抗體上,這種抗體一旦到達血腦屏障的另一側,就會附著並去除澱粉樣蛋白。

這種策略以前也嘗試過,但分子一旦透過關卡,通常會被溶酶體(一種細胞垃圾處理系統)消耗掉。 這就是訣竅所在。 羅氏公司的腦穿梭機(Brain Shuttle)之所以如此稱呼,是因為它僅使用Y形抗體上部結構的一隻手臂而不是兩隻手臂來與轉鐵蛋白受體結合——使其成為單價抗體而不是二價抗體。 這種設計類似於天然轉鐵蛋白蛋白的分子結構(它附著在受體上),似乎允許無阻礙地透過。 該公司報告稱,使用這種方法,藥物的另一部分,即附著在澱粉樣蛋白靶標上的抗體,其效果比使用二價抗體或單獨使用抗澱粉樣蛋白抗體好55倍。

羅氏公司計劃將腦穿梭機打造為一種通用的、軍用級別的運輸工具,用於將大分子輸送到大腦,並已與兩家合作伙伴公司達成協議,嘗試使用分子穿梭機運送治療亨廷頓病和帕金森病的藥物。

所有這些都還在進行中。 一家也在開發細胞特洛伊木馬的初創公司對腦穿梭機的前景表示懷疑。 加州大學洛杉磯分校名譽教授、聖莫尼卡 ArmaGen Technologies 公司的創始人威廉·帕德里奇說:“羅氏公司的論文會讓讀者相信二價轉鐵蛋白受體單克隆抗體 (TfRMAb) 行不通。” ArmaGen Technologies 公司正在開發一種血腦屏障轉運系統。“……在過去的三年中,我們發表了10多篇關於高親和力二價轉鐵蛋白單克隆抗體的文章,證明了其在實驗性帕金森病、溶酶體貯積症和中風以及阿爾茨海默病中的藥理學療效。” 帕德里奇還質疑羅氏公司使用的方法,認為它們是“非定量的腦攝取量度”。

撰寫該研究報告的羅氏團隊負責人珀-奧拉·弗雷斯克加德為論文中詳述的技術方法辯護,並反駁了帕德里奇的一項研究,稱該研究缺乏關於有多少藥物實際到達澱粉樣蛋白斑塊的資料,如果它與羅氏公司自己對二價抗體的測試密切相關,那麼這個量可能為零。

這些爭論不會透過教練的挑戰來解決——血腦屏障轉運蛋白可能還需要一段時間才能進入標準藥典。 輝瑞神經科學部門的研究人員在《神經元》(Neuron)雜誌上發表的一篇隨刊分析文章讚揚了羅氏公司的研究,但也指出需要對特洛伊木馬療法如何影響透過大腦檢查站查理斯的基本生理過程進行更多研究。 事實上,羅氏子公司的基因泰克公司不得不不斷改進其自身版本的血腦屏障轉運蛋白,因為該抗體已導致動物研究中成熟紅細胞數量下降。

對這個看似深奧的藥理學領域的興趣將持續下去。 製藥公司已經在抗澱粉樣蛋白抗體上花費了 10 億美元。 翻越、繞過或穿過作為血腦屏障的 Great Wall 可能是使這些支出獲得回報的唯一途徑。 這意味著毫無疑問,將繼續加快研究構建更好的分子特洛伊木馬的方法。

來源:Dan Budnik/維基共享資源

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大眾科學, 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 大眾科學'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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