血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB），是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障，和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障，仅允许特定类型的分子从血流进入大脑神经元和其他周围细胞。
血脑屏障的存在，对于阻止有害物质由血液进入大脑具有重要意义，但这也同时阻止了绝大部分小分子和大分子药物（例如多肽，蛋白质和核酸）的转移，严重限制了中枢神经系统疾病（例如神经退行性疾病、脑肿瘤，脑部感染和中风等）的治疗。
一项研究揭示了突破血脑屏障的新方法，可能为治疗大脑和神经疾病开辟新途径。
来自美国西奈山伊坎医学院的董一洲教授团队开发了一种创新方法——在小鼠模型和人类大脑组织样本中验证——能够安全、有效地将治疗药物输送到大脑，为治疗多种神经和精神疾病提供了新的可能性。
董一洲，美国西奈山伊坎医学院的教授
该研究于11月25日在线发表在Nature Biotechnology期刊上，介绍了一种首创的跨血脑屏障偶联（BCC）系统，旨在克服通常阻止大分子药物进入中枢神经系统（CNS）的保护性屏障。
血脑屏障是大脑的天然防护层，阻止有害物质进入大脑，但也阻碍了救命药物的输送，成为治疗如肌萎缩侧索硬化症（ALS）、阿尔茨海默病、成瘾以及其他多种中枢神经系统疾病的重大挑战。
跨脑屏障偶联物能够将大治疗分子全身递送到大脑
BCC平台利用一种特殊的生物过程——γ-分泌酶介导的跨胞吞作用，将大分子治疗药物（如寡核苷酸和蛋白质）通过简单的静脉注射直接输送到大脑。
论文通讯作者董一洲教授表示：“血脑屏障是重要的防御机制，但它也给药物输送到大脑带来了重大挑战，”
“我们的BCC平台打破了这一屏障，使得包括寡核苷酸在内的大分子药物能够安全、高效地到达中枢神经系统。”
研究表明，当研究人员将一种名为BCC10的化合物与专门的基因工具——反义寡核苷酸——连接并注射到小鼠体内时，它成功地减少了大脑中有害基因的活性。
在一种转基因小鼠模型中，BCC10治疗显著降低了导致ALS的基因Sod1及其相关蛋白的水平。同样，另一种与BCC10结合的反义寡核苷酸大幅降低了MAPT基因的表达，该基因编码tau蛋白，是治疗阿尔茨海默病和其他痴呆症的靶点。
BCC10 增强寡核苷酸 BBB 在 C57BL/6 小鼠、新鲜人体组织和 SOD1 中的渗透和基因沉默G93A 系列ALS 小鼠
BCC10在将这些基因工具有效送入大脑方面表现出色，提升了其在不同模型中的基因沉默能力，甚至在实验室研究中对切除的人脑组织样本也有效。重要的是，治疗在小鼠中耐受良好，在测试剂量下几乎没有对主要器官造成损害。
尽管该领域已有一定进展，但仍迫切需要能绕过血脑屏障、改善大分子治疗药物系统性输送至中枢神经系统的技术。
另一位共同通讯作者、神经科学教授、弗里德曼大脑研究所所长以及西奈山健康系统首席科学官Eric J. Nestler博士表示：“我们的平台有可能解决大脑研究中的一个重大难题——安全高效地将大分子治疗药物送入大脑。”
“这一发展有望推动广泛的大脑疾病治疗。”
接下来，研究人员计划在大型动物模型中进行进一步研究，以验证这一平台并开发其治疗潜力。
更多信息：Wang, C., et al. Intravenous administration of blood-brain barrier-crossing conjugates facilitate biomacromolecule transport into central nervous system, Nature Biotechnology (2024).
期刊信息：
期刊名称：Nature Biotechnology 2024期刊影响因子: 33.1 JCR分区：Q1区 2024中科院分区：生物学1区
