多篇文章解读人类大脑的神奇屏障

多篇文章解读人类大脑的神奇屏障

将药物运输到大脑并不是一件容易的事情，大脑中的血脑屏障并

不容许进入血液中的大部分物质跨越而进入到大脑中，血脑屏障是保

护机体大脑免于有害化学物和外来物损伤的保护性屏障组织；为了治

疗中枢神经系统疾病和诸如胶质母细胞瘤等癌症，研究人员就很有必

要将药物跨越血脑屏障来运输到药物作用位点，当前被用来研究或模

仿血脑屏障的模型往往存在很多缺陷；近日，来自布莱根妇女医院的

研究人员通过研究开发了一种创新性很容易应用的新方法，这种方法

能利用球体结构来准确模仿血脑屏障，同时还能够克服很多挑战来促

进新药对多种脑部疾病进行治疗，相关研究刊登于国际杂志Nature

Communications上。

研究者Choi-Fong Cho表示，我们所开发的模型能够采用一种新

方法来模拟活体系统外的血脑屏障，这些微型球体结构相对简单一些，

而且其还能够产生许多关键的血脑屏障特性和功能；研究者希望本文

研究结果或能帮助改进后期神经科学的研究，并且帮助设计新型的大

脑渗透药物来治疗多种大脑和中枢神经系统相关疾病。

【2】Sci Adv：科学家开发出制造人类血脑屏障的“新配方”

DOI：10.1126/sciadv.1701679

血脑屏障是大脑的“看门人”，其是一种几乎无法穿透的细胞屏

障，其能够使得毒素和其它制剂进入到血液而无法进入大脑，从而无

法对大脑产生损伤作用。作为重要的解剖结构，血脑屏障是大建军节图片 脑首个

最全面的的防线，其除了能保护大脑外，还会帮助有效预防一些疾病，

阻断多种小型药物分子对大脑产生的一系列神经性影响，比如中风、

创伤及癌症等。

此前研究人员利用人类干细胞在实验室平皿中开发出了血脑屏障

的基本模型，但这种模型依赖于不同细胞类型的混合，能够引发复杂

的化学相互作用，从而指导空白干细胞转化成为制造血脑屏障的内皮

细胞。近日，一项刊登在国际杂志Science Advances上的研究报告

中，来自威斯康辛-麦迪逊大学（the University of Wisconsin-

Madison）的研究人员通过研究详细描述了如何在实验室平皿中更加

精确地模拟人类血脑屏障。

研究者Sean Palecek教授说道，如今我们能够清楚描述整个过程，

即利用小分子来引导细胞经历整个发育过程，这种新方法能够替代细

胞的化学因子，从而推动干细胞转化成为能够组成血脑屏障的大脑内

皮细胞，同时我们也清楚知晓在细胞中发挥作用的组分以及细胞的发

育阶段。

【3】生物物理所血脑屏障发育分子调控网络研究获新进展

8月21日，中国科学院生物物理研究所阎锡蕴课题组与广东医科

大学附属医院张晶晶课题组合作，在《美国国家科学院院刊》（PNAS）

杂志以长文形式在线发表研究论文，揭示了CD146在血脑屏障（BBB）

发育中协同周细胞与血管内皮细胞的作用机制。

BBB对维持中枢神经系统的稳态至关重要，其发育是一个由血管

内皮细胞、周细胞等紧密协同的渐进过程，包括BBB诱导形成和屏障

功能成熟两个阶段。尽管目前对于内皮细胞和周细胞在BBB发育中各

自的功能已有报道，但二者的协同调控机制一直是本领域的未解之谜。

该研究首次报道了新生血管标志分子CD146在BBB发育过程中

动态调控内皮和周细胞相互作用并促进BBB形成。在此过程中，随着

BBB发育过程的演进，CD146的表达呈动态英语剧本 变化，在发育早期，

CD146在内皮细胞中表达，而当周细胞出现后，CD146在内皮细胞上

的表达被抑制，转而在周细胞上表达。

【4】CAR-T疗法治疗胶质母细胞瘤首次成功穿越血脑屏障

近日，美国宾夕法尼亚大学科学家开展的一项I期临床研究显示，

嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法治疗胶质母细胞瘤（GBM）在首

个人体临床研究中成功跨越血脑屏障到达脑部肿瘤，安全性良好，同

时降低了GBM细胞中表皮生长因子受体III型突变体（EGFRvIII）的

表达水平。该研究同时发现，EGFRvIII在患者间的表达差异很大。另

外肿瘤针对CAR-T细胞输注表现出了积极的免疫抑制变化，这些因素

可能代表着CAR-T疗法在临床可用性方面的一大障碍。

这项研究已于近日发表于《科学转化医学》（Science

Tr学生承诺书 anslational Medicine），论文标题为“A Single Do of

Peripherally Infud EGFRvIII-Directed CAR T Cells Mediates

Antigen Loss and Induces Adaptive Resistance in Patients with

Recurrent Glioblastoma”《单剂量静脉输注EGFRvIII定向CAR-T细

胞治疗复发性胶质母细胞瘤患者介导了抗原减少并诱导了适应性抵

抗》。

【5】Sci Signal：血脑屏障形成的分子机制

新闻阅读：New insights into complex process of blood-

brain barrier developing

血脑屏障对于机体具有重要的保护作用，这种高选择性的物理屏

障能够阻止病原体以及毒性物质从循环系统进入中枢神经系统内部。

然而，这一结构也同时阻碍了许多治疗性的药物进入大脑参与反应，

使得大脑区域的疾病治疗变得异常困难。

上皮细胞是血脑屏障的中心成分，它们位于血管的内表面，能够

阻断物质通过血管进行传输。事实上，不同组织的上皮细胞具有不同

的特征，尽管整个血管系统具有相似的结构特征，但基于所供给的器

官的不同，其内皮细胞还是会有一些差异。其中负责供给中枢神经系

统的血管内皮细胞差异则更为显著。

来自Wrzburg大学的科学家们研究了血脑屏障如何发育并且控

制物质穿越的过程。为此，他们研究了小鼠中枢神经系统的胚胎内皮

细胞的基因表达特性。相关结果发表在最近一期的《Science

Signaling》杂志上。

【6】Nature子刊：中国团队巧用免疫细胞运输药物，穿透血脑

屏障对抗恶性脑瘤

新闻阅读：Immune Cells Deliver Cancer Drugs to the Brain

近日，中国药科大学的张灿教授团队在《Nature

Nanotechnology》期刊发表了最新研究成果，揭示了一种对抗恶性

脑瘤的新策略：利用免疫细胞运输抗癌药物，穿透血脑屏障对抗残留

肿瘤细胞。这一策略能够抑制肿瘤复发，延长患癌小鼠的寿命。

利用免疫细胞运输抗癌药物，穿过血脑屏障靶向残留肿瘤细胞。”

这是来自于中国药科大学的研究团队最新开发出来的一种对抗恶性脑

瘤的策略。他们希望，这一思路可以治疗胶质母细胞瘤

（Glioblastomas），一种生存率较低的恶性肿瘤。即便手术切除，

深层浸润的癌细胞依然会残留在大脑组织中，极易复发。

相关研究成果于6月19日发表在《Nature Nanotechnology》

期刊，中国药科大学药物科学研究院张灿教授是文章通讯作者，莫然

教授是共同通讯作者。

中性粒细胞：运输药物跨越血脑屏障的“不二选择”。张灿团队

开发的药物运输系统最关键的成员是中性粒细胞（neutrophils），先

天免疫系统的关键参与者。作为白细胞类别中最常见的一种，中性粒

细胞具有吞噬杀菌功能，负责在受伤或炎症部位聚集对抗感染。

【7】Neuron、Nature两篇论文揭示-3脂肪酸在维持血脑屏

障完整性中发挥着关键作用

doi：10.1016/.2017.03.043 doi：

10.1038/nature13324

作为一种食物化合物，-3脂肪酸因它们的健康益处而备受称赞。

如今，在一项新的研究中，来自美国哈佛医学院和布罗德研究所的研

究人员发现-3脂肪酸似乎也在保持血脑屏障完整性中发挥着至关重

要的作用。血脑屏障保护中枢神经系统免受血源性细菌、毒素和其他

病原体的伤害。相关研究结果发表在2017年5月3日的Neuron期

刊上，论文标题为“Blood-Brain Barrier Permeability Is Regulated

by Lipid Transport-Dependent Suppression of Caveolae-

Mediated Transcytosis”。论文通信作者为哈佛医学院神经生物学副

教授Chenghua Gu。

Gu领导的一个研究团队在这项研究中首次在分子水平上解释血脑

屏障如何通过抑制转胞吞作用（transcytosis）保持关闭状态。转胞吞

作用一种通过囊泡在细胞间运输分子的过程。他们发现这些囊泡的形

成受到中枢神经系统中的血管细胞脂质组成的抑制。这种脂质组成涉

及-3脂肪酸和其他脂质之间的平衡，而这种平衡是由脂质转运蛋白

Mfsd2a维持的。

尽管血脑屏障是一种至关重要的保护中枢神经系统免受伤害的进

化机制，但是在运送治疗性的化合物到大脑中时，它也代表着一种重

大的障碍。

【8】Sci Rep：鼻腔喷雾能够运送药物跨越血脑屏障

doi：10.1038/srep44718

最近，研究者们发明出了一种鼻腔的喷雾剂，这种喷雾剂能够将

金纳米颗粒穿越血脑屏障，输送到大脑中。该发明能够有效地克服血

脑屏障阻断药物运输的障碍，进而对很多脑部疾病的治疗起到帮助的

作用。

血脑屏障的作用是保护大脑免受有害毒素的侵染，但它同时也为

治疗性的药物输送制造了困难。对此，来自华盛顿大学圣路易斯分校

的研究者们发明了一种鼻腔喷雾剂，并且以蝗虫为对象进行了测试。

蝗虫是一种同样具有血脑屏障的物种，因此这一测试结果对于人体水

平的治疗具有一定的借鉴意义。

根据检测的结果，研究者们发现这种鼻腔喷雾能够运送药物进入

大脑，而且所花费的时间只有30到60分钟。"也许进入大脑最容易的

方式就是通过鼻腔了"，研究者之一，Barani Raman说道。

【9】Science子刊：穿越血脑屏障，肺癌新药进展积极

当肿瘤扩散至中枢神经系统内时，患者的处境就会非常危险。尽

管目前已有全脑放疗（WBRT）作为标准疗法，但其疗效有限，且毒

性副作用大。另一方面，血脑屏障极大地限制了给药效率，使得通常

的药物难以起效。表皮生长因子受体（EGFR）突变阳性非小细胞肺癌

（NSCLC）的患者就易遭受肿瘤向中枢神经系统的扩散，发生比例在

一半以上，已上市的EGFR酪氨酸激酶抑制剂（TKI）药物难以对此起

到长久而稳定的药效。

最近，阿斯利康（中国）亚洲及新兴市场创新医药研发副总裁张

小林博士的团队在Science子刊《Scienc天御套 e Translational Medicine》

上发表文章，报道了其正在开发一种可穿过血脑屏障的EGFR抑制剂小

分子AZD3759，在临床前和1期临床研究中表现出了初步的疗效。

肿瘤在中枢神经系统的扩散主要包括脑膜扩散（leptomeni健康早餐食谱 ngeal

metastasis， LM）和脑扩散（brain metastasis， BM）等情形。在

体外实验中，AZD3759表现出了与已上市TKI药物erlotini警惕的近义词 b类似的

EGFR突变阳性癌细胞抑制效果。

【10】Nat Biotechnol：神经科学家开发穿过血脑屏障进行基因

治疗的新方法

doi：10.1038/nbt.3440

如何穿过血脑屏障是医学治疗所面临的一个特别的挑战：由细胞

紧密排列形成的血脑屏障将脑部与外部环境隔绝开来。虽然血脑屏障

能够阻止有害化学物质以及细菌入侵我们的控制中心，但同时大约95%

的口服和静脉注射药物也被血脑屏障所阻挡。这就导致医生在进行帕

金森等神经退行性疾病的治疗过程中，只能选择直接将药物注射到脑

部，而这种侵入性方法需要在颅骨上钻孔才可以实现。

之前一些科学家已经能够借助超声或纳米颗粒的帮助使静脉注射

药物通过血脑屏障，但是这些方法都只能靶向一些很小的区域。而在

一项最新研究中，神经科学家Viviana Gradinaru和她的同事们利用工

程方法获得了一种能够穿过屏障的无害病毒，可以将治疗药物送达脑

部。

Gradinaru等人选择病毒作为工具的原因在于病毒本身非常小，

并且它们非常善于进入细胞并劫持宿主细胞的DNA。同时它们还具有

蛋白质外壳，能够装载药物或者基因治疗工具并进行运输。（生物谷

）