突破血脑屏障！董一洲团队开发新型LNP，将mRNA成功递送到大脑

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

血脑屏障（Blood-Brain Barrier，BBB），是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障，和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障，仅允许特定类型的分子从血流进入大脑神经元和其他周围细胞。

血脑屏障的存在，对于阻止有害物质由血液进入大脑具有重要意义，但这也同时阻止了绝大部分小分子和大分子药物（例如多肽，蛋白质和核酸）的转移，严重限制了中枢神经系统疾病（例如神经退行性疾病、脑肿瘤，脑部感染和中风等）的治疗。

尽管该领域近年来取得了一些进展，但我们仍然迫切需要能够跨越血脑屏障、通过全身给药改善基于生物大分子的疗法向中枢神经系统（CNS）递送的技术。

2025 年 2 月 17 日，西奈山伊坎医学院董一洲教授团队在 Nature 子刊Nature Materials上发表了题为：Blood–brain-barrier-crossing lipid nanoparticles for mRNA delivery to the central nervous system 的研究论文。

该研究开发了一种新型脂质纳米颗粒（LNP）系统——MK16 BLNP，能够突破血脑屏障，通过静脉注射将 mRNA 递送至大脑中枢神经系统中的神经元和星形胶质细胞 ， 为未来治疗阿尔茨海默病、渐冻症、脑肿瘤以及药物成瘾等一系列脑部疾病铺平了道路。

2024 年 11 月 25 日，董一洲教授团队在Nature Biotechnology期刊发表了题为：Intravenous administration of blood–brain barrier-crossing conjugates facilitate biomacromolecule transport into central nervous system 的研究论文。

该研究开发了一种γ-分泌酶介导跨血脑屏障偶联（BCC）系统，能够跨越血脑屏障，通过静脉注射将生物大分子（例如寡核苷酸）安全有效递送到中枢神经系统（CNS），对小鼠模型、人类脑组织进行基因沉默。

在发表于Nature Materials的新研究中，董一洲教授团队尝试开发能够将 mRNA 递送到大脑中枢神经系统的新型 LNP，让 mRNA 进入大脑，可以指导脑细胞产生治疗性蛋白质，这些蛋白质可以通过替换缺失的蛋白质、减少有害的蛋白质或激活身体的防御来帮助治疗或预防疾病。

研究团队设计并合成了六类共 72 种能够跨越血脑屏障（BBB）的脂质（BL），包括 L-DOPA 衍生物、D-丝氨酸衍生物、替莫唑胺衍生物、色胺衍生物、肉桂酸衍生物和 MK-0752 衍生物。这些脂质通过将 BBB 跨越模块与氨基脂质结合而成。通过筛选和结构优化，研究团队获得了一种领先的跨血脑屏障脂质纳米颗粒（BLNP）——MK16 BLNP，能够显著提高 mRNA 向大脑的递送效率。

研究团队进一步揭示了 MK16 BLNP 通过小窝蛋白（Caveolae）和γ-分泌酶（γ-Secretase）介导的跨细胞作用实现跨越血脑屏障。

研究团队在多种小鼠模型中进行了验证，结果表明，MK16 BLNP 能够通过静脉注射将 mRNA 递送到全脑的神经元和星形胶质细胞，并且在多种剂量方案下表现出良好的耐受性，能够有效治疗小鼠的药物成瘾，以及显著提高胶质母细胞瘤小鼠模型的生存率。此外，这些 BLNP 还能够将 mRNA 递送到离体的人脑样本中。

MK16 BLNP递送Pten mRNA，显著原位胶质母细胞瘤小鼠模型生存率

总的来说，该研究设计并合成了一系列能够跨越血脑屏障的脂质纳米颗粒（BLNP），能够高效地将 mRNA 递送到大脑中的神经元和星形胶质细胞。尤其是 MK16 BLNP，通过小窝蛋白和γ-分泌酶介导的跨细胞作用跨越血脑屏障，表现出良好的耐受性和广泛的应用前景。这项研究为向中枢神经系统递送 mRNA 提供了一个有前景的平台，有望为治疗多种脑部疾病开辟新途径。

董一洲教授表示，该研究开发的跨越血脑屏障的脂质纳米颗粒（BLNP）可以安全有效地将 mRNA 递送到大脑中，这代表了开发基于 mRNA 的中枢神经系统疾病治疗方法的重要一步。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41563-024-02114-5

https://www.nature.com/articles/s41587-024-02487-7