研究人員通過基因工程設(shè)計出了能夠靶向海馬體神經(jīng)元的胰島素融合蛋白。

《醫(yī)學(xué)快訊》

10月12日

日本神戶學(xué)院大學(xué)（Kobe Gakuin University）的一組研究人員通過基因工程設(shè)計出了能夠靶向海馬體神經(jīng)元的胰島素融合蛋白。這項創(chuàng)新技術(shù)利用了胰島素在海馬體神經(jīng)元組織中積累的自然傾向。這種新方法可以讓現(xiàn)有的藥物靶向遞送，從而開啟對阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病的現(xiàn)有治療。研究結(jié)果近日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）雜志上。論文題目“基于胰島素的靶向海馬體神經(jīng)元蛋白藥物遞送技術(shù)”（Insulin-inspired hippocampal neuron–targeting technology for protein drug delivery）。

研究于2024年9月30日發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》（最新影響因子：9.4）雜志上

海馬體是大腦中深度參與記憶和學(xué)習(xí)的重要區(qū)域，也是阿爾茨海默病最早影響的腦區(qū)之一，會導(dǎo)致記憶喪失和認(rèn)知能力下降。

由于血腦屏障（BBB）的保護特性，當(dāng)前的藥物候選物難以到達海馬體。要穿越血腦屏障，要么需要高度侵入性的手術(shù)操作，要么采用吸收率有限的方法。對于不希望采用侵入性手術(shù)的藥物遞送方式，挑戰(zhàn)在于給藥量足以產(chǎn)生效果，而吸收低限制了潛在有效的治療選擇。

為了克服這一挑戰(zhàn)，研究團隊通過基因融合胰島素亞單位與治療性蛋白，創(chuàng)建了靶向海馬體神經(jīng)元（hippocampal neuron–targeting，Ht）的蛋白。這些蛋白在穿越血腦屏障時也面臨類似的問題，但一旦穿越，它們就能直接將藥物載荷遞送到受損的神經(jīng)元，即使吸收率較低也能發(fā)揮效果。

他們在論文中詳細(xì)描述了實驗過程，解釋了如何在體外培養(yǎng)的海馬體神經(jīng)元中，巧妙地利用機體現(xiàn)有的細(xì)胞攝取系統(tǒng)，使胰島素和 Ht 蛋白被神經(jīng)元吞噬。

融合蛋白中的胰島素亞單位利用了海馬體神經(jīng)元比其他類型腦細(xì)胞含有更多胰島素受體的特性。Ht 蛋白與胰島素受體的結(jié)合會激活與胰島素相同的信號通路。這種激活作用會增強巨胞飲作用（細(xì)胞攝取），從而使更多的 Ht 蛋白（以及任何融合的治療性載荷）被海馬體神經(jīng)元組織攝取。

研究還發(fā)現(xiàn)，半胱氨酸殘基的存在對于啟動遞送機制至關(guān)重要。一種胰島素 B 鏈突變體在將貨物蛋白運入神經(jīng)元方面表現(xiàn)出了最高的效率。

動物研究進一步證實了這一發(fā)現(xiàn)，治療后，Ht 蛋白特異性地積聚在小鼠的海馬體神經(jīng)元層中。為了確認(rèn)這一通路，研究人員在重復(fù)實驗時加入了巨胞飲作用抑制劑。在這里，他們發(fā)現(xiàn) Ht 蛋白的攝取量減少，從而證實了該通路的參與。

“與其他技術(shù)不同，我們的靶向海馬體神經(jīng)元技術(shù)（HiNT）能夠更安全、更特異性地將藥物遞送到海馬體神經(jīng)元，”研究人員在論文中指出，“重要的是，HiNT 將有助于最大限度地發(fā)揮各種生物藥物在治療阿爾茨海默病和其他神經(jīng)退行性疾病方面的治療潛力。”

未來的研究計劃探索 HiNT 遞送系統(tǒng)的臨床應(yīng)用，重點是找到最有效且侵襲性最小的穿越血腦屏障的方法。

創(chuàng)立于1966年的日本神戶學(xué)院大學(xué)

參考文獻

Source：Kobe Gakuin University

Targeting hippocampal neurons to unlock existing Alzheimer's drugs

Reference：

Noriyasu Kamei et al, Insulin-inspired hippocampal neuron–targeting technology for protein drug delivery, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2407936121

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       原文標(biāo)題 : 靶向海馬體神經(jīng)元以解鎖現(xiàn)有阿爾茨海默病藥物潛力