以人为本 服务至上 科学管理 勤政高效

生物物理所铁蛋白纳米酶清除活性氧治疗实验性恶性脑疟

  

    11月1日,《Nano Letters》杂志在线发表了铁蛋白纳米酶通过靶向脑内皮细胞和调控纳米酶发挥清除活性氧功能,实现治疗恶性脑型疟疾的最新研究成果。研究人员首次利用铁蛋白对脑内皮细胞靶向和胞内亚定位特性,实现了对铁基纳米酶在脑部发挥过氧化氢酶活性的调控。结合铁蛋白对肝部巨噬细胞的极化调控特性,实现了对恶性脑型疟疾模型的有效治疗。这是我所阎锡蕴院士团队继发现铁蛋白和纳米酶的新特性,并将其用于肿瘤催化诊疗之后,取得的又一新进展。

  疟疾是一种由原生动物疟原虫引起的蚊媒传染病,全世界每年有2亿多病例,40多万人死亡。在感染人类的5种疟原虫中,恶性疟原虫常常引起严重的症状,包括危及生命的神经并发症——脑型疟疾。尽管在开发抗疟疾药物和以青蒿素为基础的联合疗法方面取得了重大进展,但脑型疟疾的死亡率仍然高达30%,尤其是儿童。此外,10-24%的脑型疟疾患者存在神经后遗症,因此需要寻找更有效和更具体的治疗方法。

  利用恶性脑疟发病的特征,是设计治疗恶性脑疟新方法的关键。有研究表明,被寄生虫感染的红细胞破裂后释放的游离血红素产生过量的活性氧,会损害脑内皮细胞,进而造成血脑屏障破坏。因此,活性氧可能是脑型疟疾发生过程中损害血脑屏障的重要中介物质。研究人员针对脑内皮细胞中活性氧上升的特点,结合铁蛋白对脑内皮细胞靶向和胞内亚定位的特性,及铁基纳米酶在中性条件下的过氧化氢酶催化活性的特点,设计合成了铁蛋白纳米酶(Fenozyme)。在实验性恶性脑疟小鼠体内,铁蛋白纳米酶通过调控纳米酶发挥过氧化氢酶活性,保护血脑屏障内皮细胞免受活性氧损伤,显著提高了存活率。同时铁蛋白纳米酶和抗疟疾主流药物青蒿素衍生物(蒿甲醚)联合给药可以显著性减轻恶性脑疟存活小鼠的脑部炎症和记忆障碍。这些结果表明活性氧在脑型疟疾发生发展中的重要性,并提示铁蛋白纳米酶联合抗疟药是一种新的恶性脑疟治疗的有效策略。此外,铁蛋白使肝脏中的巨噬细胞极化为M1表型,促进血液中疟原虫的清除,突出了铁蛋白纳米酶作为脑型疟疾辅助治疗的潜力。

  该研究由中国科学院生物物理研究所、中国科学院纳米酶工程实验室阎锡蕴/范克龙课题组完成。其中,中国科学院生物物理研究所阎锡蕴研究员和范克龙研究员为论文通讯作者,中国科学院生物物理研究所博士研究生赵帅为论文第一作者。段红霞副研究员和苏州系统医学研究所杨义力研究员为该研究提供了帮助。该研究获得了科学院先导项目、国家自然科学基金项目以及中科院青年创新促进会项目等的资助。

铁蛋白纳米酶治疗实验性脑型疟疾示意图

  文章链接