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脑部疾病包括急性脑脊髓炎(感染)、脑萎缩(创伤)、癫痫(发作)、胶质瘤(肿瘤和肿块)、中风(血管疾病)、多发性硬化(自身免疫疾病)和阿尔茨海默病(神经退行性疾病)等,是全球致死及致残的主要原因之一。虽然现如今已有很多小分子药和蛋白药物用于治疗脑部疾病,然而,血脑屏障(BBB)对溶质和小分子(如抗癌药物)输送到脑组织构成了重大障碍。
此外,药物的跨细胞运输受到脑微血管内皮细胞(BMECs)中表达的外流性转运蛋白(如P-糖蛋白)的限制,使细胞内药物泵出胞外,阻碍了大多数常规药物和生物药物制剂渗透到大脑,产生耐药性。核酸药物在通过纠正异常基因来治疗脑部疾病方面有着巨大的前景。与小分子药物和生物药物相比,核酸药物特异性强、基因靶点丰富、疗效持久。它们可以通过编码脑部疾病的相关蛋白,激活基因转录、沉默特定的基因表达等途径发挥疗效。
信使RNA(mRNA)疫苗在市场上的成功应用,证明了基因疗法在治疗传染病、自身免疫性疾病、脑部疾病和其他癌症等各种疾病的潜力。然而,由于血脑屏障的限制使得核酸药物难以安全有效地送入大脑,基因疗法在治疗脑部疾病,如脑肿瘤、脑部感染和中风方面面临着巨大的挑战。因此,开发合适的纳米载体靶向脑递送核酸药物至关重要。可离子化纳米载体(INs)具有pH响应特性,有利于安全有效地递送核酸,在脑疾病的微环境中响应性释放,并保护核酸不被降解,在基因治疗中具有很大的优势。
为了更好地了解INs及其作为脑部疾病治疗载体的潜力,Brain-X(交叉脑科学)杂志发表了题为:Nucleic acid delivery by ionizable nanocarriers for brain disease treatment的综述文章,总结了INs的生物学特性和最新进展,讨论了相关的前景和挑战,以促进INs的进一步发展(如图1所示)。
图1 可离子化纳米载体传递核酸治疗脑部疾病
由于核酸在体内很容易被核酸酶降解,而且带负电荷,很难穿透BBB。因此,开发合理的核酸递送系统,能够突破BBB并安全有效地将核酸药物递送至脑组织,成为脑疾病靶向治疗的关键。最近,有越来越多的关于INs用于核酸递送,治疗脑部疾病的报道。该综述总结了各种跨越BBB,将核酸靶向输送至脑组织的策略,介绍了INs的种类及其在脑部疾病治疗中的应用,并讨论了通过INs递送核酸的常见问题。INs包括可离子化脂质纳米粒(ILNPs)、可离子化脂质体(ILs)和可离子化聚合物-脂质纳米颗粒(IPLNs)。
这些INs可以通过一种pH值变化的独特机制,提高DNA、mRNA和siRNA等核酸的递送。在中性环境中,INs以核酸-脂质复合物的形式存在,而在酸性环境中,INs的双层结构被破坏,促进核酸从内体释放。具有pH响应的INs有望促进具有良好生物相容性的基因治疗。对于核酸来说,这些INs可以提供稳定的包载率,延长药代动力学,提高对BBB的渗透率,从而有效地靶向到达脑组织。因此,与传统剂型相比,基于INs的核酸递送系统提高了递送效率和疗效,是一种有前景的制剂。尽管INs传递核酸治疗脑部疾病取得了一定的进展,但是相对于其他疾病,其发展还比较缓慢,这是由大脑及其微环境的复杂性所决定的。
总之,用于将核酸输送到大脑的INs有进一步发展的空间,INs的持续探索可能会进一步推动脑部疾病基因治疗的进展,而且INs在治疗其他疾病所取得的成果,也将为脑部疾病的治疗提供策略和参考。
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