基于单分子多功能支架GC5AY的鼻内递送联合疗法治疗阿尔茨海默病

这篇研究开发了胍基修饰的杯[5]芳烃（GC5AY）作为单分子多功能支架，通过鼻内给药突破血脑屏障（BBB），实现阿尔茨海默病（AD）的多靶点联合治疗。GC5AY兼具小尺寸（1-2 nm）、正电荷和两亲性，可高效穿透鼻黏膜屏障，同时通过抑制Aβ42纤维化、清除活性氧（ROS）及载药功能发挥协同疗效。负载神经保护剂 Trilobatin（TLB）的TLB@GC5AY显著改善3×Tg AD小鼠认知障碍，降低Aβ斑块沉积和神经元凋亡，为AD治疗提供了新型超分子策略。

　　

引言

阿尔茨海默病（AD）是一种复杂的神经退行性疾病，病理特征包括β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积形成的老年斑、tau蛋白过度磷酸化导致的神经纤维缠结，以及进行性神经元丢失。当前临床治疗仍以胆碱酯酶抑制剂和NMDA受体拮抗剂为主，仅能缓解症状。近年来，抗Aβ单克隆抗体（如Aducanumab、Lecanemab）虽获加速批准，但AD的多因素发病机制要求联合靶向治疗策略。血脑屏障（BBB）的存在进一步限制了药物递送效率，而鼻内给药通过嗅神经和三叉神经的直接转运可绕过BBB，成为中枢神经系统药物递送的突破性途径。

GC5AY的结构与功能特性

研究开发的胍基修饰杯[5]芳烃（GC5AY）具有独特的单分子特性：

1. 1.

   物理特性：几何优化显示其尺寸为16.6 ?×15.7 ?×14.4 ?，扩散系数测定分子直径仅13.9 ?，logP值为0.48±0.06，兼具亲水性和亲脂性，临界聚集浓度（CAC）约400 μM，确保其在生理条件下以单分子形式存在。

2. 2.

   分子识别：通过竞争性荧光滴定证实，GC5AY与Aβ₄₂的结合常数（K_a）高达1.7×10¹² M^?2，与神经保护剂Trilobatin（TLB）的K_a为1.0×10⁶ M^?1，可实现Aβ触发的药物响应释放。

多靶点治疗机制

1. 1.

   抑制Aβ纤维化：硫黄素T（ThT）荧光和透射电镜（TEM）显示，GC5AY在等摩尔浓度下完全抑制Aβ₄₂聚集，并在5分钟内瓦解90%成熟纤维。

2. 2.

   抗氧化活性：通过芬顿反应和黄嘌呤氧化酶体系测定，GC5AY对羟基自由基（·OH）和超氧阴离子（·O₂^?）的清除率分别达71.1%和33.4%，显著优于抗坏血酸棕榈酸酯。

鼻内递送效率

体外Transwell实验表明，GC5AY的荧光标记物穿透率是纳米组装体GC5A12C的2倍，且阳离子特性使其黏附黏膜能力优于脂质体。活体成像显示，鼻内给药24小时后，GC5AY组脑内荧光强度显著高于游离药物，证实其高效跨屏障能力。

动物模型疗效

在3×Tg AD小鼠中，TLB@GC5AY治疗1个月后：

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  行为学改善：巢筑测试评分提升2.6倍，新物体识别（NOR）辨别指数（DI）增加3.8倍，Y迷宫自发交替率提高50%，Morris水迷宫（MWM）逃逸潜伏期缩短51%。

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  病理学逆转：硫黄素S染色显示海马区Aβ斑块减少74%，ELISA检测血清Aβ₄₀/Aβ₄₂水平下降；线粒体超微结构恢复，促炎因子TNF-α和IL-1β分别降低44%和33%，抗炎因子IL-10升高41%。

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  抗凋亡效应：TUNEL染色显示神经元凋亡减少87%，Western blot检测Bax/Bcl-2比值下降69%，Cleaved-Caspase 3表达降低48%。

生物安全性

心、肝、脾、肺、肾的H&E染色及器官指数分析未发现病理异常，证实GC5AY和TLB@GC5AY具有良好的生物相容性。

结论与展望

GC5AY作为单分子平台整合了鼻内递送载体与多靶点治疗功能，其模块化设计可通过更换负载药物扩展应用至帕金森病等神经系统疾病。未来需优化药物组合、验证长期疗效，并建立更贴近临床的评价体系。