构建有效克服血脑屏障的仿生纳米治疗系统，为胶质母细胞瘤化疗提供新策略

2022年1月，四川大学华西医院神经外科徐建国教授团队和武汉大学化学与分子科学学院张先正教授团队合作，发表了医工结合学科研究文章“Neisseria Meningitidis Opca Protein/MnO2Hybrid Nanoparticles for Overcoming Blood Brain Barrier to Treat Glioblastoma”。该合作团队构建了能够使药物穿过血脑屏障并渗透到肿瘤组织中的仿生纳米治疗系统MTX@MnO2-Opca，为进一步提高胶质母细胞瘤化疗疗效提供了一种有前景的治疗策略。

胶质母细胞瘤(GBM)是成人最常见的颅内恶性肿瘤，预后极差。胶质母细胞瘤化疗的主要障碍是药物很难高效地透过血脑屏障(BBB)。

脑膜炎奈瑟菌是流脑的病原菌，它通过一种名为Opca的外膜入侵蛋白的引导在中枢神经系统中特异富集。该研究团队利用脑膜炎奈瑟菌的Opca蛋白来修饰化疗药物甲氨蝶呤(MTX)与二氧化锰(MnO2)中纳米粒子，从而有效克服化疗药物难透过血脑屏障的障碍。

Opca蛋白修饰的仿生纳米治疗系统MTX@MnO2-Opca能够使药物穿过血脑屏障并渗透到肿瘤组织中。MTX@MnO2-Opca在胶质母细胞瘤中积累后，催化分解肿瘤组织中多余的H2O2，从而产生O2缓解肿瘤缺氧，增强化疗治疗胶质母细胞瘤的效果（图1）。

▲图1

在体外和体内的研究都表明，由于Opca蛋白的修饰，MTX@MnO2-Opca具有穿过血脑屏障并渗透到颅内胶质母细胞瘤的能力（图2）。MTX@MnO2-Opca一旦在原位胶质母细胞瘤中积累，即可通过催化肿瘤组织中H2O2的分解产生O2，从而缓解肿瘤缺氧，降低胶质母细胞瘤化疗的耐药性。

▲图2

治疗药物难以穿透血脑屏障是胶质母细胞瘤(GBM)预后极差的重要原因之一。该研究通过仿生学的手段模拟脑膜炎奈瑟菌穿透血脑屏障的机制，利用脑膜炎奈瑟菌Opca蛋白来修饰化疗药物甲氨蝶呤(MTX)与二氧化锰(MnO2)中纳米粒子，使药物能高效穿透血脑屏障，催化肿瘤组织中H2O2的分解产生O2，达到增强化疗的效果，并在体外实验和临床前GBM动物模型中进行了验证。

此研究表现出典型的医工交叉特征，材料设计思路具有很强的创新性，开发的仿生纳米治疗系统具有很好的临床转化前景和很强的可拓展性，有望应用于更多的药物用于治疗其他脑肿瘤和脑疾病。

四川大学华西医院神经外科博士后董程远和武汉大学化学与分子科学学院黄千笑博士为共同第一作者，四川大学华西医院神经外科主任徐建国教授和武汉大学化学与分子科学学院张先正教授为通讯作者，四川大学华西医院为第一作者单位。