構建有效克服血腦屏障的仿生納米治療系統，為膠質母細胞瘤化療提供新策略

2022年1月，四川大學華西醫院神經外科徐建國教授團隊和武漢大學化學與分子科學學院張先正教授團隊合作，發表了醫工結合學科研究文章“Neisseria Meningitidis Opca Protein/MnO2Hybrid Nanoparticles for Overcoming Blood Brain Barrier to Treat Glioblastoma”。該合作團隊構建了能夠使藥物穿過血腦屏障并滲透到腫瘤組織中的仿生納米治療系統MTX@MnO2-Opca，為進一步提高膠質母細胞瘤化療療效提供了一種有前景的治療策略。

膠質母細胞瘤(GBM)是成人最常見的顱內惡性腫瘤，預后極差。膠質母細胞瘤化療的主要障礙是藥物很難高效地透過血腦屏障(BBB)。

腦膜炎奈瑟菌是流腦的病原菌，它通過一種名為Opca的外膜入侵蛋白的引導在中樞神經系統中特異富集。該研究團隊利用腦膜炎奈瑟菌的Opca蛋白來修飾化療藥物甲氨蝶呤(MTX)與二氧化錳(MnO2)中納米粒子，從而有效克服化療藥物難透過血腦屏障的障礙。

Opca蛋白修飾的仿生納米治療系統MTX@MnO2-Opca能夠使藥物穿過血腦屏障并滲透到腫瘤組織中。MTX@MnO2-Opca在膠質母細胞瘤中積累后，催化分解腫瘤組織中多余的H2O2，從而產生O2緩解腫瘤缺氧，增強化療治療膠質母細胞瘤的效果（圖1）。

▲圖1

在體外和體內的研究都表明，由于Opca蛋白的修飾，MTX@MnO2-Opca具有穿過血腦屏障并滲透到顱內膠質母細胞瘤的能力（圖2）。MTX@MnO2-Opca一旦在原位膠質母細胞瘤中積累，即可通過催化腫瘤組織中H2O2的分解產生O2，從而緩解腫瘤缺氧，降低膠質母細胞瘤化療的耐藥性。

▲圖2

治療藥物難以穿透血腦屏障是膠質母細胞瘤(GBM)預后極差的重要原因之一。該研究通過仿生學的手段模擬腦膜炎奈瑟菌穿透血腦屏障的機制，利用腦膜炎奈瑟菌Opca蛋白來修飾化療藥物甲氨蝶呤(MTX)與二氧化錳(MnO2)中納米粒子，使藥物能高效穿透血腦屏障，催化腫瘤組織中H2O2的分解產生O2，達到增強化療的效果，并在體外實驗和臨床前GBM動物模型中進行了驗證。

此研究表現出典型的醫工交叉特征，材料設計思路具有很強的創新性，開發的仿生納米治療系統具有很好的臨床轉化前景和很強的可拓展性，有望應用于更多的藥物用于治療其他腦腫瘤和腦疾病。

四川大學華西醫院神經外科博士后董程遠和武漢大學化學與分子科學學院黃千笑博士為共同第一作者，四川大學華西醫院神經外科主任徐建國教授和武漢大學化學與分子科學學院張先正教授為通訊作者，四川大學華西醫院為第一作者單位。