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大脑就像一座永不打烊的超级城市,神经元是忙碌的“上班族”,突触是四通八达的“地铁线”,信息在这里昼夜穿梭、闪烁不息。可城市越繁华,垃圾也越多。为了维持秩序,大脑自带一套“垃圾清理系统”,专门处理代谢废物和有害蛋白。平时它默默无闻,一旦罢工——垃圾堆积成山,交通瘫痪,神经元被淹没在废料中,阿尔茨海默病(AD)便由此悄然登场。
最近,四川大学华西医院联合加泰罗尼亚生物工程研究所的研究团队,在Nature子刊 Signal Transduction and Targeted Therapy上发布了一项令人眼前一亮的研究:他们提出了一种全新的纳米治疗策略——通过调控血脑屏障的“运输通道”,帮助大脑高效“倒垃圾”,不仅能迅速清除积累的Aβ蛋白,甚至还有望让受损的认知功能重新“上线”!
DOI:10.1038/s41392-025-02426-1
大脑的“守门人”为何倒戈
AD并不是简单的“记忆丢失”,而是一场从细胞层面开始的“内部叛乱”。这场叛乱的主角,是一种叫做β-淀粉样蛋白(Aβ)的“垃圾蛋白”。
正常情况下,我们的大脑有一套高效的清洁机制,尤其是血脑屏障(BBB),它严格管控物质进出。其中,一个叫低密度脂蛋白受体相关蛋白1(LRP1)的受体,负责把Aβ从大脑中运出去,送到血液中处理掉。
然而,随着年龄增长或疾病发生,LRP1的数量和功能都会下降。尤其是在AD患者中,LRP1几乎“消失”在血管壁上。垃圾运不出去,越积越多,最终形成“斑块”,毒害神经细胞。
更糟的是,高亲和力的Aβ会把LRP1拖进一个叫Rab5的“降解通道”,把它送去溶酶体销毁。
LRP1在脑内皮细胞中的穿梭机制
给细胞安装一个“导航”
既然问题是出在“运输系统”上,那么传统的药物治疗就显得力不从心。过去很多疗法试图直接用抗体清除Aβ,但效果有限,甚至可能引发脑水肿等副作用。
这项研究的团队换了一个思路:不直接清除垃圾,而是修复清洁系统。
他们发现,LRP1有两条路可以走:
- 另一条是PACSIN2通路,走这条路就能完整地穿越BBB,完成运输任务。
关键在于:走哪条路,取决于“货物”与LRP1的亲和力。 亲和力太高,走Rab5;亲和力太低,不走路;中等亲和力,才能激活PACSIN2通路。
于是,研究人员设计了一种叫做 A₄₀-POs的纳米技术,表面装有40个能与LRP1中等亲和力结合的配体(angiopep-2)。这个数量是经过精密计算的,不多不少,刚好能“骗过”细胞,让它走PACSIN2这条路。
那么,这种纳米技术到底有多厉害?
研究人员给AD模型小鼠注射了A₄₀-POs,剂量为10g/L,200μL,每天一次,连续3天。结果令人震惊:
- 治疗后2小时内,A₄₀-POs处理的AD小鼠脑内Aβ水平显著降低近45%,而血浆中Aβ水平增加了8倍。
- PET-CT和组织清除成像显示,A₄₀-POs处理后小鼠脑内Aβ信号显著减少,且Aβ主要沉积在血管腔内。
- 免疫组化与3D成像进一步证实,A₄₀-POs不仅清除了可溶性Aβ,连已经沉积的斑块也大幅减少。
更神奇的是,它不仅仅是“清垃圾”,更是“修路”:治疗后,LRP1重新回到血管内皮细胞上,PACSIN2表达上升,Rab5下降。
A₄₀-POs治疗对AD小鼠脑内Aβ负担的影响
认知改善效果持续了半年
清除Aβ固然重要,但能否真正改善认知,才是衡量疗法成败的“金标准”。
研究人员通过莫里斯水迷宫 等行为学实验发现:接受A₄₀-POs治疗的小鼠,空间学习和记忆能力显著提升,表现接近健康小鼠。而且,这种改善不是暂时的,效果持续了至少6个月。另外,它们在筑巢、蔗糖偏好等测试中也表现出更高的“生活质量”。
A₄₀-POs治疗对AD小鼠行为表现的改善效果
总的来说,这项研究重新定义了神经退行性疾病的治疗方式。传统的思路是:“如何绕过BBB把药送进去?”而这项研究提出:“如何修复BBB本身?”A₄₀-POs不是被动地“穿过”屏障,而是主动地“调控”屏障。它通过多价配体设计、空间构型优化、亲和力精准调控,实现了对LRP1运输路径的“重编程”。这是一种从“给药”到“调机”的转变,是从“治标”到“治本”的跃迁。
这项研究告诉我们:阿尔茨海默病不是不可逆转的“绝症”,而是一种可干预、可修复的血管-神经耦合障碍。通过智能纳米材料与细胞生物学的深度融合,我们不仅看到了清除Aβ的希望,更看到了重建大脑内环境、恢复认知功能的可能。
参考资料:[1]Chen J, Xiang P, Duro-Castano A, Cai H, Guo B, Liu X, Yu Y, Lui S, Luo K, Ke B, Ruiz-Pérez L, Gong Q, Tian X, Battaglia G. Rapid amyloid-β clearance and cognitive recovery through multivalent modulation of blood-brain barrier transport. Signal Transduct Target Ther. 2025 Oct 7;10(1):331. doi: 10.1038/s41392-025-02426-1. PMID: 41052971; PMCID: PMC12500928.
撰文 | JY
编辑 | 木白
来源 | 梅斯学术 |