如何让药物进入大脑?也许可以试试寄生虫

极光欣色 2024-08-14 16:30:41

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寄生虫对人类和兽医健康造成巨大损失。但研究人员可能已经找到了一种方法,让患有脑部疾病的患者和一种常见的脑部寄生虫成为友敌。

发表在《自然微生物学》杂志上的一项新研究率先使用单细胞寄生虫刚地弓形虫将治疗性蛋白质注射到脑细胞中。大脑对进入的东西非常挑剔,包括许多药物,这限制了神经系统疾病的治疗选择。

作为一名微生物学教授,我一直致力于寻找杀死弓形虫等危险寄生虫的方法。我对我们或许可以用他们的武器来治疗其他疾病的前景很着迷。

微生物作为药物

自从科学家们意识到微生物会导致疾病——这就是19世纪的疾病细菌理论——人类就一直在寻求将传染性病原体赶出我们的身体。许多人对细菌的厌恶是可以理解的,但这可能会使使这些微生物对手适应治疗目的的想法似乎违反直觉。

但是,通过选择威胁我们的微生物来预防和治疗疾病的历史,早在微生物理论出现之前就有了。早在16世纪,中东和亚洲的人们就注意到,那些有幸从天花中幸存下来的人再也不会被感染。这些观察结果导致了有目的地将未感染者暴露于感染者脓液中物质的做法-他们不知道其中含有弱化的天花病毒-以保护他们免受严重疾病的侵害。

这种接种的概念产生了大量的疫苗,挽救了无数人的生命。

病毒、细菌和寄生虫也进化出了许多穿透器官的技巧,比如大脑,它们可以被改造成将药物输送到体内。这些用途可能包括用于基因治疗的病毒和用于治疗被称为艰难梭菌的肠道感染的肠道细菌。

为什么我们不能服用药物治疗脑部疾病?

药片提供了一种方便而有效的途径使药物进入体内。化学药物如阿司匹林或盘尼西林很小,很容易从肠道吸收到血液中。

另一方面,生物药物,如胰岛素或semaglutide,是大而复杂的分子,在被吸收之前很容易在胃中分解。它们也太大了,无法通过肠壁进入血液。

由于血脑屏障的存在,所有的药物,尤其是生物制剂,都很难穿透大脑。血脑屏障是一层排列在大脑血管上的细胞,它就像一个看门人,阻止细菌和其他不需要的物质进入神经元。

弓形虫为脑细胞提供递送服务

弓形虫寄生虫感染所有动物,包括人类。感染可通过多种方式发生,包括摄入受感染猫粪便中释放的孢子或食用受污染的肉或水。弓形虫病在健康人群中只产生轻微症状,但在免疫功能低下的人群和妊娠胎儿中可能很严重。

与大多数病原体不同,弓形虫可以穿过血脑屏障侵入脑细胞。寄生虫一旦进入神经元,就会释放一套蛋白质,改变宿主的基因表达,这可能是它在受感染的动物和人身上引起行为改变的一个因素。

在一项新的研究中,一个全球研究小组劫持了弓形虫用于向宿主细胞分泌蛋白质的系统。研究小组对弓形虫进行基因工程改造,制造出一种杂交蛋白质,将其分泌的一种蛋白质与一种名为MECP2的蛋白质融合在一起,这种蛋白质实际上可以调节大脑中的基因活动,从而让MECP2搭便车进入神经元。研究人员发现,这种寄生虫将MECP2蛋白杂交体分泌到培养皿中生长的神经元中,也分泌到受感染小鼠的大脑中。

MECP2基因缺陷会导致一种罕见的大脑发育障碍,称为Rett综合征。利用病毒传递MECP2蛋白治疗Rett综合征的基因治疗试验正在进行中。如果弓形虫能够将MECP2蛋白的一种形式传递到脑细胞中,它可能会为治疗这种目前无法治愈的疾病提供另一种选择。它还可能为其他由错误蛋白质引起的神经系统问题提供另一种治疗选择,如阿尔茨海默氏症和帕金森病。

前面的路很长

从实验室的工作台到病床的道路是漫长而充满障碍的,所以不要期望在临床上很快看到经过改造的弓形虫。

将弓形虫用于医疗目的的明显并发症是,它可能导致严重的终身感染,目前无法治愈。感染弓形虫的人会损害关键器官系统,包括大脑、眼睛和心脏

然而,目前世界上多达三分之一的人在他们的大脑中携带弓形虫,显然没有发生任何事故。新出现的研究将感染与精神分裂症、狂怒症和鲁莽行为的风险增加联系起来,暗示这种悄无声息的感染可能使一些人容易出现严重的神经问题。

弓形虫感染的广泛流行也可能是另一个并发症,因为它使许多人无法使用它进行治疗。由于已经携带弓形虫的数十亿人已经对未来的感染产生了免疫力,治疗形式的弓形虫一旦注射,就会被免疫系统迅速破坏。

在某些情况下,使用弓形虫作为药物输送系统的好处可能超过其风险。对这种寄生虫进行良性改造,可以产生病人所需的蛋白质,而不会伤害决定我们是谁的器官——大脑。

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极光欣色

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