無頜寄生魚可以幫助引導(dǎo)多種腦部疾病的更有效治療方法，包括癌癥，創(chuàng)傷和中風(fēng)。
治療癌癥和其他大腦疾病的一個主要挑戰(zhàn)是確保藥物到達目標。威斯康星大學(xué)麥迪遜分校和德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的生物醫(yī)學(xué)工程師和臨床醫(yī)師組成的團隊從寄生海洋七葉樹的免疫系統(tǒng)中借用分子，將抗癌藥物直接輸送到腦腫瘤。
他們今天(2019年5月15日)在Science Advances雜志上發(fā)表了他們的研究結(jié)果。
與大多數(shù)目前使用的藥物不同，這些藥物針對我們身體器官和組織中單個細胞上或內(nèi)部的特定特征，來自七鰓鰻的分子瞄準不同的目標 - 細胞外基質(zhì)，蛋白質(zhì)和糖的纏結(jié)網(wǎng)狀物，支持和包圍大腦中的所有細胞。
研究人員認為，這些分子可以適應(yīng)并與其他各種治療方法相結(jié)合，為治療腫瘤以外的眾多腦部疾病提供了希望，例如多發(fā)性硬化癥，阿爾茨海默病甚至創(chuàng)傷性損傷。
“這組靶向分子似乎與疾病有些不相關(guān)，”威斯康星大學(xué)麥迪遜分?；瘜W(xué)與生物工程教授Eric Shusta說。“我們相信它可以作為跨多種條件的平臺技術(shù)應(yīng)用。”
該技術(shù)利用了這樣一個事實：許多疾病破壞了身體的一種天然防御機制：血腦屏障，它排列中樞神經(jīng)系統(tǒng)的血管，保護大腦免受潛在的威脅，如循環(huán)毒素或病原體。
許多藥物 - 包括七鰓鰻衍生的分子 - 在被注入血液時不能到達大腦中的目標，因為血腦屏障通常會阻止大分子離開大腦中的血管。
然而，在諸如腦癌，中風(fēng)，創(chuàng)傷和多發(fā)性硬化癥的情況下，屏障在疾病位置內(nèi)和周圍變得滲漏。漏水屏障提供了一個獨特的入口點。它將允許基質(zhì)靶向七鰓鰻分子進入大腦并精確地在目標上傳遞藥物。
“像這樣的分子通常無法將貨物運送到大腦中，但在血腦屏障被破壞的任何地方，它們都可以將藥物運送到病理部位，”Shusta說。
知道腦腫瘤經(jīng)常導(dǎo)致屏障泄漏，研究人員將七鰓鰻衍生的分子與美國食品和藥物管理局批準的化學(xué)療法 - 多柔比星聯(lián)系起來。這種治療延長了膠質(zhì)母細胞瘤小鼠模型的存活率，膠質(zhì)母細胞瘤是參與者John McCain和Ted Kennedy患難的無法治愈的腦癌。
基質(zhì)靶向策略意味著可以將各種各樣的療法與七鰓鰻衍生的分子聯(lián)系起來。它們還可以與在特定腦部暫時打開血腦屏障的技術(shù)相結(jié)合。并且遞送到基質(zhì)的藥物可能累積到比針對細胞內(nèi)部的藥物高得多的治療劑量。
“與浸泡到海綿中的水相似，與特定的細胞遞送相比，七鰓鰻分子可能會在細胞周圍的豐富基質(zhì)中積累更多的藥物，”戴爾神經(jīng)外科醫(yī)生和神經(jīng)外科教授的合作者John Kuo說。德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校醫(yī)學(xué)院。
此外，腦細胞主動抽出許多化學(xué)物質(zhì) - 這是防止有毒化合物的有用技巧，但卻是實現(xiàn)藥物有效治療劑量的主要問題。
瞄準圍繞細胞的基質(zhì)避開了泵送問題。
“這可能是一種將治療方法固定在大腦中的方法，這種方法在大腦中不能很好地累積，因此它們可以更有效，”Shusta小組的博士后學(xué)者Ben Umlauf說道，他分離了七鰓鰻衍生的分子。
Lampreys和人類有相似的免疫系統(tǒng)。但是，它們不是產(chǎn)生抗體來中和威脅(這就是疫苗如何幫助保護我們免受麻疹)，而是產(chǎn)生一種叫做VLR的小型新月形防御分子。為了獲得他們的藥物傳遞分子，研究人員用大腦細胞外基質(zhì)的成分“接種”了lampreys，然后通過成千上萬的VLR進行搜索，找到一種特異性地粘附在腦基質(zhì)上的VLR。
重要的是，在小鼠研究中，七鰓鰻衍生的分子在整個身體中循環(huán)而不會在健康的腦組織或其他器官中累積。這種靶向遞送在癌癥治療中尤其重要，因為許多療法由于對健康細胞的不加區(qū)別的影響而經(jīng)常導(dǎo)致衰弱的不良反應(yīng)。
在未來，研究人員計劃將基質(zhì)靶向分子與其他抗癌藥物聯(lián)系起來，例如激活患者自身免疫系統(tǒng)以摧毀腫瘤的免疫治療藥物。
他們還看到了使用這些分子作為診斷工具的前景，通過將基質(zhì)粘合劑與探針連接，用PET掃描儀或MRI機器進行高級成像來檢測血腦屏障破壞。
而且由于這些分子似乎具有很強的適應(yīng)性，研究人員推測，如果將大腦中的許多其他藥物作為基質(zhì)，可能會變得更有效。
“我很高興在不同的疾病模型系統(tǒng)中嘗試這種策略，”郭說。“有幾種疾病過程破壞了血腦屏障，我們可以設(shè)想用這些分子提供各種不同的治療方法。”
該研究的其他合作者包括威爾遜克拉克，Jason Lajoie，Julia Georgieva和Umant-Madison的Samantha Bremner以及埃默里大學(xué)的Brantley Herrin。
這項工作得到了美國國立衛(wèi)生研究院(NS091851和NS099158)和國防威脅降低機構(gòu)(HDTRA1-15-1-0012)和福爾克醫(yī)學(xué)研究信托催化劑獎的資助。