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Science Advances[2023 IF11.7]國家納米中心陳春英院士團(tuán)隊在無線深度腦刺激納米系統(tǒng)治療帕金森病方面取得新進(jìn)展

    近日,國家納米科學(xué)中心陳春英院士團(tuán)隊在基于納米顆粒的無線深度腦刺激系統(tǒng)治療帕金森病方面取得重要研究進(jìn)展。相關(guān)成果以“A Nanoparticle-Based Wireless Deep Brain Stimulation System that Reverses Parkinson’s Disease”為題,發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(Science Advances, 2025, 11, eado4927)上。

    帕金森?。≒arkinson’s Disease, PD)是僅次于阿爾茨海默病的第二大神經(jīng)退行性疾病,以運動障礙為主要特征,其病理表現(xiàn)為α-突觸核蛋白(α-syn)異常聚集形成不溶性纖維及路易小體,導(dǎo)致中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元退化和死亡,影響神經(jīng)元通過黑質(zhì)-紋狀體通路將多巴胺投射到紋狀體。目前臨床上為了改善患者的運動功能,通常采用將電極植入大腦特定位置的方式,通過直接電刺激來調(diào)整神經(jīng)元活動。這種深部腦刺激(Deep Brain Stimulation, DBS)的方法雖提高了調(diào)控神經(jīng)元的效率,但其侵入性的特點易引發(fā)認(rèn)知功能下降和情緒波動,如抑郁和焦慮。隨后開發(fā)的非侵入式技術(shù)如經(jīng)顱直流電刺激和經(jīng)顱磁刺激雖能增強皮層興奮性,但因穿透深度和空間分辨率不足,難以精準(zhǔn)調(diào)控深部腦區(qū)。為此,發(fā)展兼具高空間分辨率和強穿透能力的非侵入性深部腦刺激技術(shù)至關(guān)重要。


    基于此,研究團(tuán)隊設(shè)計了一種光熱無線DBS納米系統(tǒng),命名為ATB NPs。這一系統(tǒng)通過直接刺激神經(jīng)元內(nèi)源性表達(dá)的熱敏TRPV1受體,實現(xiàn)對退化神經(jīng)元的精準(zhǔn)調(diào)控。該系統(tǒng)由三個核心模塊組成:光熱轉(zhuǎn)換模塊(金納米殼AuNSs),用于激活熱敏TRPV1離子通道;靶向模塊(TRPV1抗體),靶向高表達(dá)TRPV1受體的多巴胺能神經(jīng)元;降解模塊(β-syn多肽,含近紅外響應(yīng)連接體),通過結(jié)合α-syn的非淀粉樣蛋白-β成分疏水結(jié)構(gòu)域,降解α-syn纖維。通過立體定位技術(shù)將ATB NPs注射至PD小鼠的黑質(zhì)后,ATB NPs借助TRPV1抗體錨定在多巴胺能神經(jīng)元表面。在808 nm脈沖近紅外激光照射下,ATB NPs作為納米天線進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換,激活熱敏TRPV1受體,引起Ca2+內(nèi)流和動作電位產(chǎn)生。同時,ATB NPs釋放β-syn多肽,并通過激活分子伴侶介導(dǎo)的自噬途徑,清除α-syn聚集體,從而減少病理性纖維。最終,ATB NPs恢復(fù)了多巴胺能神經(jīng)元的交互網(wǎng)絡(luò)及多巴胺釋放能力,改善PD小鼠的運動功能。該無線DBS納米系統(tǒng)的優(yōu)勢主要包括:利用黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元內(nèi)源性表達(dá)的TRPV1受體,無需植入神經(jīng)電極或進(jìn)行基因操作;結(jié)合近紅外激光技術(shù),能夠?qū)μ囟X區(qū)的退行性神經(jīng)元實現(xiàn)精準(zhǔn)的時空調(diào)控;無線DBS納米系統(tǒng)具有良好的生物安全性。這種基于納米顆粒的無線DBS治療策略為帕金森病及其他神經(jīng)退行性疾病的治療提供了新思路。

    國家納米科學(xué)中心吳軍光博士為該論文的第一作者,崔雪晶副研究員、陳春英院士為該文章的通訊作者。上述研究工作獲得了國家重點研發(fā)計劃、新基石研究員項目、基礎(chǔ)科學(xué)中心項目、國家自然科學(xué)基金、北京市科技新星、中國科學(xué)院青促會等項目的支持。

原文鏈接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado4927

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