子科生物報(bào)道：阿拉巴馬州的伯明翰。-血腦屏障阻止抗體進(jìn)入大腦。這限制了抗體療法在治療腦腫瘤等腦部疾病中的潛在應(yīng)用。

在身體的其他部位，有超過(guò)100種經(jīng)美國(guó)食品和藥物管理局批準(zhǔn)的治療性抗體被醫(yī)療團(tuán)隊(duì)用于治療癌癥、自身免疫性疾病、傳染病和代謝疾病。找到將治療性抗體通過(guò)血腦屏障——從外周血流進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)——的方法，可能會(huì)創(chuàng)造出對(duì)大腦起作用的有效治療方法。

在《細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)前沿》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中，伯明翰阿拉巴馬大學(xué)的研究人員報(bào)告說(shuō)，在治療性抗體曲妥珠單抗的鉸鏈和近鉸鏈區(qū)域添加一種經(jīng)fda批準(zhǔn)的可生物降解聚合物，有效地促進(jìn)了這種人類單克隆IgG1抗體的腦遞送。曲妥珠單抗用于治療乳腺癌和其他幾種癌癥。

該平臺(tái)的前期工作包括體外實(shí)驗(yàn)和小鼠模型實(shí)驗(yàn)。研究人員表示，這種輸送系統(tǒng)仍需要進(jìn)一步優(yōu)化和測(cè)試，但他們指出，他們簡(jiǎn)單的方法將抗體療法轉(zhuǎn)化為一種可由大腦輸送的形式，并保持抗體的醫(yī)療功能。

該研究的負(fù)責(zé)人、UAB微生物系副教授Masakazu Kamata博士說(shuō):“對(duì)大腦進(jìn)入的擔(dān)憂困擾著針對(duì)腦部疾病的抗體療法的發(fā)展，阻礙了實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的抗體在臨床實(shí)踐中的醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化?！薄霸谶@種情況下，這種簡(jiǎn)單的方法具有巨大的潛力，不僅可以作為重新利用當(dāng)前抗體治療方法的平臺(tái)，還可以鼓勵(lì)設(shè)計(jì)新的抗體，用于治療腦部疾病?！?/p>

所使用的生物相容性聚合物是聚2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿，或PMPC，鏈長(zhǎng)為50、100或200個(gè)單體。研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這種非免疫原性聚合物可以與構(gòu)成血腦屏障的腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞上的兩個(gè)受體結(jié)合，然后這些細(xì)胞可以通過(guò)胞吞作用將聚合物移動(dòng)到血腦屏障上。FDA已經(jīng)批準(zhǔn)這種聚合物作為可移植設(shè)備的涂層材料。胞吞作用是一種特殊的運(yùn)輸，細(xì)胞外的貨物被帶入細(xì)胞內(nèi)，穿過(guò)細(xì)胞質(zhì)到達(dá)細(xì)胞的另一邊，然后釋放。

UAB研究人員能夠在曲妥珠單抗IgG1鉸鏈和近鉸鏈區(qū)域切割四個(gè)鏈間二硫鍵，產(chǎn)生巰基。然后將每個(gè)巰基與PMPC的一個(gè)鏈偶聯(lián)，以產(chǎn)生具有三種鏈長(zhǎng)之一的曲妥珠單抗分子，他們將其標(biāo)記為Tmab-PMPC50, Tmab-PMPC100和Tmab-PMPC200。

這些修飾抗體中的每一種仍然與表達(dá)HER2抗原(曲妥珠單抗的靶標(biāo))的細(xì)胞保持曲妥珠單抗特異性結(jié)合。Tmab-PMPC50和Tmab-PMPC100都被內(nèi)化到HER2陽(yáng)性細(xì)胞中，并促進(jìn)抗體依賴性細(xì)胞死亡，這是曲妥珠單抗殺死HER2陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞的醫(yī)學(xué)功能。

研究人員隨后表明，PMPC結(jié)合曲妥珠單抗通過(guò)胞吞途徑增強(qiáng)了血腦屏障上的上皮細(xì)胞穿透血腦屏障。易位Tmab-PMPC100在有效穿透血腦屏障方面表現(xiàn)最好，同時(shí)保留了曲妥珠單抗的表位識(shí)別能力，即抗體與抗原靶標(biāo)結(jié)合的能力。

在小鼠模型中，Tmab-PMPC100和Tmab-PMPC200在腦穿透方面比天然曲妥珠單抗好5倍。在初步的體外和小鼠模型實(shí)驗(yàn)中，聚合物修飾的曲妥珠單抗不會(huì)誘導(dǎo)神經(jīng)毒性，不會(huì)對(duì)肝臟產(chǎn)生不良影響，也不會(huì)破壞血腦屏障的完整性。

Kamata說(shuō):“這些發(fā)現(xiàn)共同表明，PMPC偶聯(lián)實(shí)現(xiàn)了治療性抗體(如曲妥珠單抗)的有效腦遞送，而不會(huì)引起不良反應(yīng)，至少在肝臟、血腦屏障或大腦中是這樣?！?/p>

研究人員指出，其他人也在研究如何讓抗體等物質(zhì)穿過(guò)血腦屏障。

在導(dǎo)致當(dāng)前研究的工作中，UAB研究人員已經(jīng)證明，他們可以將各種大分子貨物包裹在PMPC外殼內(nèi)，這些納米膠囊在小鼠和非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物中表現(xiàn)出延長(zhǎng)血液循環(huán)，降低免疫原性和增強(qiáng)大腦輸送。

然而這個(gè)系統(tǒng)也有缺點(diǎn)。納米膠囊需要添加靶向配體以使其到達(dá)疾病目標(biāo)，以及可降解的交聯(lián)劑，以便在該位點(diǎn)釋放貨物。不幸的是，與疾病相關(guān)的微環(huán)境往往缺乏可以觸發(fā)交聯(lián)劑降解的條件。

其他尋求突破血腦屏障的研究人員已經(jīng)研究了除PMPC以外的各種促進(jìn)運(yùn)輸?shù)呐潴w，如來(lái)自微生物和毒素的配體，或內(nèi)源性蛋白質(zhì)，如脂蛋白。這些材料通常具有不受歡迎的表面特性，如高免疫原性、高疏水性或帶電。PMPC沒(méi)有表現(xiàn)出這些不受歡迎的特征。

與Kamata共同撰寫了這項(xiàng)研究，“聚(2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸膽堿)的位點(diǎn)定向偶聯(lián)，用于增強(qiáng)抗體的腦遞送”，由UAB微生物學(xué)系的Jie Ren, Chloe E. Jepson, Charles J. Kuhlmann, Stella Uloma Azolibe和Madison T. Blucas共同撰寫;Sarah L. Nealy, UAB化學(xué)系Eugenia Kharlampieva;UAB神經(jīng)外科大冢聰;以及UAB病理學(xué)系的Yoshiko Nagaoka-Kamata。

支持來(lái)自國(guó)家衛(wèi)生研究院撥款CA232015和MH130183, UAB奧尼爾綜合癌癥中心Pre-R01獎(jiǎng)，以及國(guó)家科學(xué)基金會(huì)撥款DMR-2208831。