基于肽功能化纳米颗粒的脑靶向治疗：跨越血脑屏障的精准医疗新突破

在治疗神经疾病时，静脉给药至大脑面临诸多挑战，如血脑屏障（BBB）阻碍。研究人员开展肽功能化纳米颗粒用于脑靶向治疗的研究。结果显示，多种肽修饰的纳米颗粒可有效跨越 BBB 并靶向疾病细胞。这为神经疾病的治疗提供了新策略，有望推动精准医疗发展。

　　在神经系统疾病的治疗领域，静脉给药方式一直面临着严峻的挑战。血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB）就像一道坚固的防线，阻挡着药物进入大脑。这层由脑毛细血管内皮细胞（BCECs）、星形胶质细胞、周细胞和神经元等构成的半透膜，能阻止约 98% 的小分子药物和几乎 100% 的大分子药物从血液进入脑实质。像胶质瘤、阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、帕金森病（Parkinson’s disease，PD）等神经疾病，急需有效的治疗手段，却因药物难以突破血脑屏障而进展缓慢。纳米颗粒（Nanoparticles，NPs）作为药物递送的有力载体，虽有延长药物循环时间、促进细胞摄取等优势，但在向大脑靶向递送时，仍受到自然清除和血脑屏障等因素的限制。因此，开发能够精准跨越血脑屏障并有效治疗神经疾病的药物递送系统迫在眉睫。

美国宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究人员针对这一难题展开研究。他们致力于探索肽功能化纳米颗粒在脑靶向治疗中的应用，期望通过合理设计肽和纳米颗粒系统，实现药物高效递送至大脑，为神经疾病的治疗带来新突破。研究结果表明，肽功能化纳米颗粒在跨越血脑屏障和靶向疾病细胞方面展现出巨大潜力，为神经疾病的治疗提供了新的策略和方向。该研究成果发表在《Drug Delivery and Translational Research》上。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是噬菌体展示技术，通过构建噬菌体文库，筛选出与血脑屏障或疾病特异性区域有高亲和力的肽；二是融合肽设计，将具有不同靶向功能的肽连接起来，增强纳米颗粒的靶向性；三是环肽设计，利用环肽的稳定结构和高亲和力特性，提高纳米颗粒的靶向效率；四是计算设计方法，借助生成式深度学习模型，设计具有特定功能的新型脑靶向肽。

脑靶向肽

1. RVG29 肽：RVG29 是一种源自狂犬病病毒糖蛋白的 29 个氨基酸的肽，能特异性结合烟碱型乙酰胆碱受体（nAchR）和 γ- 氨基丁酸（GABA）受体。研究发现，RVG29 修饰的纳米颗粒在多种神经疾病治疗中表现出色。在胶质瘤治疗中，RVG29 修饰的 PEG-PLGA 纳米颗粒可使多西他赛在大脑中的浓度提高 2.1 倍，延长大鼠模型的生存时间；在 AD 治疗方面，RVG29 修饰的外泌体可增强 BACE1 siRNA 向神经元等细胞的递送，使脑组织中的蛋白表达降低 62%；在 PD 治疗中，RVG29 修饰的脂质体可有效将多巴胺衍生物 BPD 递送至大脑，提高多巴胺水平。
2. T7 肽：T7 是一个 7 氨基酸肽，特异性结合转铁蛋白受体（TfR）。由于 TfR 在胶质瘤细胞和胶质瘤干细胞中高表达，T7 修饰的纳米颗粒在胶质瘤治疗中应用广泛。研究显示，T7 修饰的 PEG 化胆红素纳米颗粒（BRNPs）可使药物在大脑中的渗透增强 7.89 倍，促进 C6 胶质瘤细胞 74.1% 的凋亡；T7 修饰的外泌体携带抗 miR - 21 的反义寡核苷酸（AMO - 21），可使颅内胶质瘤大鼠模型的肿瘤体积缩小超过 50%。此外，T7 修饰的脂质体还可用于中风治疗药物 ZL006 的靶向递送，减少缺血诱导的梗死体积和神经功能缺损。
3. Angiopep - 2 肽：Angiopep - 2（Ang）是一种 19 氨基酸肽，靶向低密度脂蛋白受体相关蛋白 1（LRP1）。Ang 修饰的纳米颗粒不仅能增强跨越血脑屏障的能力，还可促进在神经胶质细胞中的定位。在胶质瘤治疗中，Ang 修饰的纳米颗粒在多种模型中表现出较高的靶向性和疗效。例如，Ang 修饰的纳米颗粒在 BBB - GBM 微流控模型中显示出更高的通透性；双功能化的 sEVs（含 Ang 和 TAT）在体内脑和肿瘤区域的信号更强，可抑制胶质瘤生长并延长生存时间。
4. mApoE 肽：mApoE 是人类载脂蛋白 E（ApoE）的一个 12 氨基酸片段，对 LDL 受体（包括 LDLR、LRP1 和 LRP2）有高亲和力。研究表明，mApoE 修饰的脂质体与磷脂酸（PA）共修饰，可有效分解 AD 中的 β - 淀粉样肽（Aβ）斑块；与 CITx 肽双功能化修饰，可进一步增强内皮细胞的通透性；ApoE 修饰的嵌合聚合物胶束在体外可增强 BBB 转运，在体内可深入肿瘤并抑制疾病相关的体重减轻。

细胞穿透肽

许多治疗药物需进入细胞胞质发挥作用，因此研究人员探索了细胞穿透肽（Cell - Penetrating Peptides，CPPs）修饰纳米颗粒的应用。如 TAT 是一种广泛研究的 CPP，修饰的纳米颗粒可增加在脑内的积累。研究发现，TAT 修饰的金纳米颗粒在 GBM 荷瘤小鼠体内的脑积累增加 4.8 倍；TAT 修饰的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNs）递送甲氨蝶呤（MTX），可使药物在小鼠脑内的积累显著增加。同时，研究也发现 CPPs 修饰存在非特异性细胞穿透和细胞毒性增加等问题，为此研究人员提出了多种策略，如用靶向肽屏蔽 CPP、将靶向序列与 CPP 结合等。

设计用于脑靶向纳米颗粒的肽

1. 噬菌体展示：噬菌体展示技术可筛选与 BCECs 或脑疾病特异性区域结合的新型肽。例如，Rooy 等人利用该技术筛选出 GLA 和 GYR 肽，它们具有增强的脑靶向性；Mann 等人筛选出在脑损伤部位富集的 CAQK 肽；Yamaguchi 等人筛选出可增强 BBB 通透性的新型环肽 SLS。
2. 融合肽：融合肽将具有不同靶向功能的肽结合在一起，增强了纳米颗粒的靶向性。如 Guo 等人设计的 TPL 融合肽，由 TGN 和 Tet1 肽连接而成，在 AD 小鼠模型中显示出优异的 BBB 和神经元靶向能力；Zhang 等人设计的 Y 形融合肽，可同时靶向血 - 肿瘤屏障（BTB）和胶质瘤细胞，增强了纳米颗粒的摄取和积累。
3. 环肽：环肽具有高结合亲和力、稳定结构、膜通透性和低降解性等优势。cRGD 是研究较多的脑靶向环肽，可靶向肿瘤血管内皮细胞和 GBM 细胞上的整合素。研究显示，cRGD 修饰的纳米颗粒可增强药物在肿瘤中的渗透和疗效；Sakamoto 等人发现的新型环肽 KS - 487，可选择性结合 LRP1，改善精神分裂症小鼠模型的认知功能。
4. 其他设计考虑因素：研究人员还考虑了肽的化学修饰、立体异构体配置、酸可裂解连接子以及蛋白冠（PC）对靶向效率的影响等因素。例如，D - 型肽通常比 L - 型肽更稳定，不易被蛋白酶降解；酸可裂解连接子可促进纳米颗粒在脑实质中的深入渗透；合理设计肽可控制 PC 的形成，增强纳米颗粒的脑靶向能力。
5. 计算设计的脑靶向肽：生成式深度学习模型为新型脑靶向肽的设计提供了新途径。这些模型可分为基于序列和基于结构的模型。基于序列的模型如 PepPrCLIP 和 PepMLM，可生成针对特定蛋白质靶点的肽序列；基于结构的模型如 RFpeptides，可生成具有增强特性的环肽。这些模型在设计针对无已知结合配体的受体的肽方面具有巨大潜力。

研究结论表明，肽作为靶向配体修饰纳米颗粒，在神经疾病的治疗中展现出显著优势，可有效跨越血脑屏障并实现细胞摄取。然而，将这些纳米颗粒平台转化为临床应用仍面临挑战，如确保靶向肽满足治疗可行性所需的多种特性，优化高通量肽合成、共轭和纯化方法等。未来，通过计算设计策略与实验研究的结合，有望设计和发现更有效的肽结合剂，克服药物向大脑递送的障碍，推动中枢神经系统（CNS）靶向精准治疗的发展，为神经疾病患者带来新的希望。