[发明专利]一种蛋白介导的脑靶向基因递释系统及其用途

说明书

技术领域

本发明属生物技术领域，涉及一种蛋白介导的脑靶向基因递释系统及其用途，尤其是在治疗帕金森病药物中的用途。

背景技术

帕金森病是一种常见于中老年的神经退行性疾病，其主要发病机制是黑质致密部多巴胺能神经元的选择性损伤，从而导致纹状体神经递质多巴胺（dopamine, 简称DA）的缺失。目前帕金森病的治疗主要通过口服左旋多巴（L-DOPA，是DA的前体）来提高纹状体DA水平，缓解帕金森病临床症状，但是不能从根本上改善多巴胺能神经元的病态，不能延缓和阻止神经细胞的衰退进程。随着多巴胺能神经元细胞的不断缺失，疗效降低，且不良反应多。有研究通过外科手术移植胚胎多巴胺能神经元细胞，替代脑内固有的受损神经细胞，补充多巴胺能神经元细胞功能，但是由于无法准确控制移植细胞的生长、存活率以及免疫反应等，可能产生长期的并发症，并且存在操作繁琐、伦理问题而很难成为一种常规的治疗策略。

近年研究表明，一些活性蛋白如胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）、脑细胞源性神经营养因子等具有很强的多巴胺能神经元营养、保护作用，可以从根本上减缓或阻止受损多巴胺能神经元细胞的衰退进程，并且保护正常的神经细胞免受损伤。但是由于这些蛋白半衰期短，且无法自主通过血脑屏障，静脉给药后脑内不能达到治疗浓度，因此，目前只能采用脑定位注射、脑内微渗透泵给药等外科手术方法直接运送这些蛋白到病变部位以达到治疗作用。而对于慢性神经退行性疾病的治疗通常需要持续5年、10年甚至更长，脑部外科手术创伤性大，很难维持长期治疗。

基因治疗是神经退行性疾病治疗的有效手段之一。由于GDNF生理活性较强，其基因对于神经退行性疾病也有很好的疗效。但由于血脑屏障的限制，基因无法自主从血液循环进入脑内而发挥疗效。目前大量研究采用携带GDNF基因的病毒载体通过脑内定位注射方法对帕金森病进行治疗，常用有腺病毒、慢病毒、腺相关病毒等。病毒载体的基因转染效率高，持续时间可达数月，但是病毒载体存在潜在的安全性问题，如免疫原性等。同时脑内定位注射的方法伤害性大，很难长期重复给药，无法满足对于如帕金森病等病程长达数年或更长的神经退行性疾病的治疗需要。此外，已知人脑体积约为鼠脑的1000多倍，定位注射后病毒载体的扩散范围十分有限，无法实现脑部治疗基因的广泛表达。以高分子为核心的非病毒基因载体安全性高，但是转染效率较病毒载体低，且表达持续时间较短，脑内的靶向效率不高。

阳离子树状高分子材料是一类纳米级的合成高分子，高度分枝，末端氨基丰富，强正电性，并易于经过适当的修饰连接抗体等生物活性物质以增加载体的靶向性。已有研究使用聚酰胺-胺（polyamidoamine，简称PAMAM）树状高分子有效包载基因进入细胞。但是，单独采用这些荷强正电性的高分子材料具有一定的不足，如较强的溶血性等，因此经过一定的修饰后在基因转运方面有很大的应用潜力。

有文献报道在血脑屏障上存在一些特异性受体，如转铁蛋白受体、低密度脂蛋白受体相关蛋白等。转铁蛋白受体因其在毛细血管上的表达仅限于脑毛细血管内皮而备受关注。但是，近期的研究表明，转铁蛋白与其受体的解离常数（Kd）为1μM，而生理状态下循环系统中游离的转铁蛋白浓度很高，约为25μM，此浓度对于转铁蛋白受体而言几乎是饱和的，使得转铁蛋白作为药物转运载体靶向头基的应用受到限制。因此，寻找新的脑靶向头基是克服血脑屏障、提高脑部药物转运的一个有效途径。

乳铁蛋白（lactoferrin，简称Lf）属于转铁蛋白家族，是一种铁离子转运糖蛋白，主要在腺上皮细胞表达和分泌。它是一种多功能蛋白，目前主要用于调节内环境离子稳定、抗微生物感染、调节细胞生长、抑制血小板聚集、增强免疫等。最近，有研究表明，乳铁蛋白的多项生理功能都是通过乳铁蛋白受体介导乳铁蛋白进入细胞来实现的。有学者在不同种属小肠中发现乳铁蛋白受体，并从婴儿体内分离纯化出人小肠乳铁蛋白受体。另有学者用¹²⁵I标记乳铁蛋白后测定其与脑部脉络丛内皮膜上的乳铁蛋白受体结合的Kd值为0.11μM，说明在脑部有乳铁蛋白受体的表达。虽然乳铁蛋白广泛分布于体液中，但血浆中的浓度仅为5 nM左右，此浓度不会使乳铁蛋白受体饱和，提示可进一步研究乳铁蛋白作为靶向头基的可行性。更为重要的是，文献报道帕金森病患者脑部神经元和微血管上Lf受体表达显著增加，表明Lf可用于构建针对帕金森病的脑靶向基因递释系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有脑靶向基因递释系统存在的不足，提供一种新的脑靶向基因递释系统，具体涉及一种蛋白介导的脑靶向基因递释系统及其用途，尤其是在治疗帕金森病药物中的用途。