针对阿尔茨海默病和帕金森病的适应性治疗肽AmyP53的鼻脑递送最优喷雾装置

《Pharmaceutics》：An Optimal Spray Device for the Nose-to-Brain Delivery of AmyP53, an Adaptive Therapeutic Peptide for Alzheimer’s and Parkinson’s Diseases

　　

背景：鼻脑递送（nose-to-brain delivery）提供了一种非侵入性途径绕过血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）治疗神经退行性疾病（neurodegenerative diseases）。AmyP53是一种首创的适应性12-mer肽，通过竞争性靶向脑细胞膜上的脂筏神经节苷脂（lipid raft gangliosides）来阻止神经毒性淀粉样寡聚体（neurotoxic amyloid oligomers）的形成，从而阻断阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease）和帕金森病（Parkinson’s disease）的共同病理机制。目的：在此，研究人员报告了在计划的一期临床试验之前，为AmyP53的鼻脑递送确定最优喷雾装置。方法/结果：在评估的六种装置中（四种商业系统和两种专门为鼻脑递送设计的新型装置），确定了两种系统用于进一步的临床开发（更窄的喷雾角度和显著更高的嗅觉区域沉积）：Neurospray?和Neurospray?无防腐剂（Preservative-Free, PF）。通过基于表面压力的神经节苷脂结合试验评估，两种Neurospray?系统均能定量且可重复地递送AmyP53，并保持其对治疗靶点（神经节苷脂）的完全识别。在兔临床前模型中，使用Neurospray?鼻内给予AmyP53导致快速且持续的脑递送，在给药后10分钟可检测到，并持续至24小时，且无显著全身暴露。结论：这些结果验证了Neurospray?药物递送系统作为AmyP53临床开发的最优药物递送系统。

**论文解读文章**

**研究背景与问题**
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）和帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是两种最常见的神经退行性疾病，其病理机制均涉及淀粉样蛋白（Aβ、α-Synuclein）与脑细胞膜上神经节苷脂（gangliosides）的相互作用，导致形成Ca²⁺可通透的淀粉样寡聚体孔道，引发钙内流及下游神经毒性。血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）的存在限制了传统给药途径下药物向脑组织的递送。鼻脑递送（nose-to-brain delivery）作为一种非侵入性途径，可通过嗅觉神经和三叉神经通路绕过BBB，已在多种中枢神经系统疾病中展现出潜力。AmyP53是一种基于α-Synuclein和Aβ神经节苷脂结合域设计的适应性12-mer合成肽，可竞争性结合脂筏神经节苷脂，阻止神经毒性淀粉样寡聚体形成，从而同时阻断AD和PD的共享病理机制。然而，在计划的一期临床试验前，需确定最优鼻腔喷雾装置，以实现高效、可重复的鼻脑递送，使AmyP53精准靶向嗅觉区域并保持生物活性。

**研究内容与结论**
研究人员评估了六种喷雾装置（四种商业非靶向装置和两种专为鼻脑递送设计的新型装置Neurospray?和Neurospray?-PF），通过喷雾特性分析（液滴尺寸与喷雾角度）和人体鼻腔铸型（nasal cast）沉积实验，确定Neurospray?系统具有更窄的喷雾角度（约30°）和更大的液滴尺寸（Dv90>200 μm），且嗅觉区域沉积率显著高于商业装置（最高达84%）。使用AmyP53配方测试时，两种Neurospray?装置均能定量递送肽（回收率略高于100%），且通过Langmuir膜天平测定的神经节苷脂结合活性完全保留。在兔临床前模型中，鼻内给予AmyP53（100 μL 100 mM）后，HPLC和ELISA检测显示10分钟、20分钟和24小时脑组织中均存在AmyP53（分别对应480±54 μg、440±79 μg和800±232 μg，占给药量的3.8%、3.5%和6.4%），而血液中未检出，表明无显著全身暴露。这些结果验证了Neurospray?系统作为AmyP53鼻脑递送最优装置的可行性，为后续临床开发奠定了基础。该研究发表于《Pharmaceutics》。

**主要关键技术方法**
1. **喷雾特性分析**：使用Spraytec?（Malvern）测量液滴尺寸分布（Dv10、Dv50、Dv90及%<10 μm），使用SprayVIEW?（Proveris）测量喷雾角度。
2. **鼻腔铸型沉积实验**：采用3D打印的成人男性鼻腔铸型（Aeronose?，来自Aptar/DTF/图尔大学），模型基于CT扫描解剖分割为前区、嗅觉区域、中下鼻甲和鼻咽等区域，以荧光素钠为标记物，分光光度法定量各区域沉积量。
3. **肽-神经节苷脂结合活性测定**：利用Langmuir膜天平（μTROUGH SX，Kibron）在空气-水界面形成GM1神经节苷脂单分子层，注射AmyP53后实时监测表面压力升高，评估肽与靶点的结合能力。
4. **兔临床前模型**：雌性兔（10周龄，2-3 kg，来自OcciLife，法国）鼻内给予AmyP53，分别于10分钟、20分钟和24小时取脑和血液，HPLC（色谱柱XBridge BEH C18，AB Sciex API 6500）和ELISA定量肽浓度。

**研究结果**
**3.1 多种喷雾装置用于鼻脑递送的比较分析**
通过测量六种装置的液滴尺寸和喷雾角度发现，所有装置%<10 μm均低于2%，避免肺暴露风险。Neurospray?和Neurospray?-PF的Dv50和Dv90显著大于其他商业装置（Dv90>200 μm），且喷雾角度更窄（约30°），表明其更适合靶向嗅觉区域。

**3.2 使用鼻腔铸型评估喷雾装置**
在鼻腔铸型中以15 mm插入深度测试，Neurospray?系统在嗅觉区域的沉积率显著高于商业装置1-4（ANOVA，p<0.05），前区损失最小，证实大液滴和窄喷雾角度有利于嗅觉区域靶向。

**4. 使用AmyP53配方评估Neurospray?装置**
以0.2-10 μM浓度范围测试，Neurospray?装置递送的AmyP53回收率略高于100%，提示界面富集效应。神经节苷脂结合试验显示，喷雾后肽与GM1单分子层的结合活性与未喷雾样品无统计学差异，表明生物活性完全保留。

**4.1 Neurospray?装置与AmyP53配方在嗅觉区域实现高沉积**
在鼻腔铸型中以8 mm插入深度（模拟次优患者使用）比较，Neurospray?和Neurospray?-PF将AmyP53递送至嗅觉区域和鼻甲的总比例分别为84±3%和77±1%（荧光素定量）及84±3%和69±14%（AmyP53吸光度定量），显著高于商业装置4（58±18%和27±5%），且无肺暴露。

**4.2 兔临床前数据表明Neurospray?装置可实现AmyP53直接脑递送**
兔鼻内给予AmyP53（Neurospray?）后，HPLC在脑提取物中检测到典型AmyP53峰（2.85分钟），而血液中未检出。ELISA定量显示10分钟、20分钟和24小时脑组织中AmyP53总量分别为480±54 μg、440±79 μg和800±232 μg（占给药量的3.8%、3.5%和6.4%）。24小时含量最高，可能涉及多途径递送（胞旁、跨细胞、轴突运输），但需进一步研究确认。

**讨论与结论**
讨论部分指出，装置选择是鼻脑递送的关键，需优化液滴尺寸（避免过细引起肺沉积）和喷雾角度（窄角度利于嗅觉区靶向）。Neurospray?系统满足所有标准，且在兔模型中实现高效脑递送且无全身暴露，优于先前研究中大鼠的插管给药结果（后者导致血液中可检测到AmyP53）。研究局限性包括每时间点仅3只动物、未进行脑区分布分析、未直接比较传统装置。尽管如此，数据为Neurospray?装置用于AmyP53的一期临床提供了充分依据。

**结论**（翻译原文）：综上所述，这些结果表明Neurospray?装置实现了高度靶向的嗅觉区域沉积，与兔模型中AmyP53的高效鼻脑递送一致，同时最小化了全身暴露。尽管由于给药方法差异，与先前大鼠药代动力学研究的直接跨物种比较需谨慎解释，但这些发现强化了AmyP53鼻脑递送策略的合理性。此外，Neurospray?装置中使用的AmyP53水溶液配方的长期稳定性已在专项研究中确定，在45°C下稳定长达18个月。结合本文报告的数据，这证实了AmyP53鼻喷雾配方完全符合临床开发要求。总之，本研究支持将Neurospray?和Neurospray?-PF作为AmyP53的鼻腔递送装置，用于未来临床试验中预防和/或治疗阿尔茨海默病和帕金森病。