文章标题：A Peptide-Drug Conjugate-Based Nanoplatform for Immunometabolic Activation and In Situ Nerve Regeneration in Advanced-Stage Alzheimer's Disease
DA-PPHATK@PDA纳米平台的自组装过程及其在晚期阿尔茨海默病中对胶质细胞的靶向治疗机制。文章精选：
由于生理屏障的强大保护作用和致病机制不明确，阿尔茨海默病（AD）的药物开发面临重重障碍。作为中枢神经系统的守护者，免疫代谢功能和胶质细胞的干细胞特性在退化过程中处于休眠状态，这对于同时靶向和调节来说是一个重大挑战。在这里，我们提出了一个由肽-药物缀合物和炎症反应核心组成的模块化纳米平台。该纳米平台通过转胞吞作用穿过血脑屏障，并在静脉注射后在氧化应激微环境中分解。释放的药物缀合模块可以特异性靶向并分别将羟氯喹（HCQ）和全反式视黄酸（ATRA）递送至小胶质细胞和星形胶质细胞。慢性耐受小胶质细胞的免疫功能通过代谢调节被激活，反应性星形胶质细胞转分化为功能性神经元。在转基因小鼠模型中，纳米平台降低了有毒蛋白质和炎症水平，同时增加了神经元密度。这导致学习和记忆能力的下降得到改善。模块化纳米平台为炎症相关疾病的多细胞靶向和组合纳米治疗提供了设计原则。
DA‐PPHATK@PDA 共递送平台的设计和表征。a) 描绘 DA‐PPHATK@PDA 结构和组成的示意图。HCQ 和 ATRA 通过酯键共价连接到用相应靶向肽修饰的类似聚合物骨架上。TK 接头是一种具有 ROS 敏感性的硫缩酮交联剂。b–d) (b) PDA、(c) DA‐PPHA@PDA 和 (d) DA‐PPHATK@PDA 的代表性尺寸分布和 TEM 图像。比例尺，100 纳米；放大图像的比例尺，50 纳米。e) PDA、DA‐PPHA 和 DA‐PPHATK@PDA 的 Zeta 电位。数据以平均值 ± s.d. 表示（n = 4 个独立实验）。f) DA‐PPHATK@PDA 中 C、N、O、S 和 Cl 的元素映射。三个生物独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，100 nm。g) HCQ、ATRA、PDA 和 DA-PPHATK@PDA 的紫外可见吸收光谱。h) 酯酶诱导的 D-PPA 和 A-PPH 药物原型释放示意图。数据以平均值 ± s.d. 表示（n = 3 个独立实验）。DA‐PPHATK@PDA 体外ROS响应性能及神经胶质细胞选择性靶向作用。a) ROS诱导DA‐PPHATK@PDA结构分解示意图。b) DA‐PPHATK@PDA与O2•‐ (100 µm)孵育50分钟后粒径分布的变化。c) DA‐PPHATK@PDA被O2•‐氧化1小时后的TEM代表性图像。d) DPPH•与不同浓度的DA‐PPHATK@PDA孵育后紫外可见吸收光谱。e) 交联引发聚合物空间距离缩短并诱导标记DA‐PPTK@PDA的荧光探针的FRET效应示意图。 f) 在 488 nm 激发下，交联前后 DA-PP@PDA 和与不同浓度 O2•- 孵育的 DA-PPTK@PDA 的荧光发射光谱。g) 标记有 DA-PP@PDA、DA-PPTK@PDA 和 DA-PPTK@PDA 的荧光探针与 O2•- (100 µm) 孵育 1 小时的超分辨率图像。来自三个生物独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，400 nm；放大图像的比例尺，100 nm。h) bEnd.3 单层 transwell 模型中 RAGE 和 CTGF 介导的 DA-PPTK@PDA 转胞吞示意图。i) 与不同摄取抑制剂预孵育的 bEnd.3 细胞中 PPTK@PDA 和 DA-PPTK@PDA 的细胞摄取。数据以平均值±s.d 表示。 (n = 3 个独立实验)。j) 有或没有游离靶向肽预孵育的PPTK@PDA 和DA-PPTK@PDA 的渗透性。数据以平均值±s.d. 表示（n = 3 个独立实验）。k) 在FITC 和 AF555 的发射波长下，transwell 模型的供体和接收池溶液的荧光强度比。数据以平均值±s.d. 表示（n = 4 个独立实验）；n.s.，不显著。l) 纳米粒子在促炎微环境中分解的示意图和神经胶质细胞特异性靶向机制。m) 流式细胞术分析原代小胶质细胞和星形胶质细胞中 FITC 和 Cy5 标记的 PPTK@PDA 或 DA-PPTK@PDA 的摄取。数据来自三个生物独立样本。 n,o) 原代小胶质细胞和星形胶质细胞中 FITC 标记的 A-PPH（n）和 Cy5 标记的 D-PPA（o）的荧光强度量化。数据以平均值±s.d. 表示（n = 3 个独立实验）；n.s.，不显著。p）共培养 1 小时后，Cy5 标记的 PPTK@PDA、A-PPTK@PDA 和 D-PPTK@PDA 在原代小胶质细胞和星形胶质细胞中内化的代表性共聚焦显微镜图像。数据来自三个生物独立样本。比例尺，100 µm。通过单因素方差分析对面板（i,j）进行统计分析，对面板（k）进行非配对 t 检验，对面板（n, o）进行多重 t 检验。**p < 0.01 和 ***p < 0.001。创新点：
1. 创新性地设计了一种肽-药物缀合物和炎症反应核心组成的模块化纳米平台。
2. 该纳米平台能够通过转胞吞作用有效穿透血脑屏障。
3. 实现了对小胶质细胞和星形胶质细胞的特异性靶向药物递送。
4. 通过代谢调节激活小胶质细胞的免疫功能，并促使星形胶质细胞转分化为功能性神经元。
5. 在转基因小鼠模型中显示出改善学习和记忆能力，同时提高了纳米平台的稳定性。
DA‐PPHATK@PDA 逆转体外小胶质细胞的免疫耐受。a) Aβ 诱导的免疫激活和耐受状态机制示意图。b) 不同处理方式的 BV2 细胞中 Akt/mTOR/HIF‐1α 通路表达的变化。数据来自三个生物独立样本。支持信息中提供了未裁剪的印迹。c) 通过测量用 PBS、oAβ1‐42 或 A‐PPHTK@PDA 处理的 BV2 细胞中的 OCR 确定 OXPHOS。数据以平均值±s.d. 表示（n = 4 个独立实验）。d) c 中 BV2 细胞的基础呼吸、质子泄漏和最大呼吸的量化。数据以平均值±s.d. 表示（n = 4 个独立实验）。e) 流式细胞术分析不同处理方式的 BV2 细胞中葡萄糖探针（2‐NBDG）荧光强度。数据来自三个生物独立样本。 f–h) 在不同处理的 BV2 细胞中量化细胞内 ATP (f)、细胞外乳酸 (g) 和上清液 IL-1β (h) 的浓度。数据以平均值 ± s.d. 表示（n = 4 个独立实验）。i) 不同处理后活化的 BV2 细胞的流式细胞术分析。数据代表四个生物独立样本。黑色实心框显示 CD11b 阳性 BV2 细胞的比例。j) 量化 i 中具有吞噬特性的 BV2 细胞的比例。数据以平均值 ± s.d. 表示（n = 4 个独立实验）。k) 不同处理后与 BV2 细胞中的溶酶体共定位的荧光标记 oAβ1-42 的代表性共聚焦显微镜图像。来自三个生物独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，50 µm。采用单因素方差分析和 Tukey 后检验对面板 (d、f、g、h、j) 进行统计分析。*p < 0.05，**p < 0.01 和 ***p < 0.001。DA‐PPHATK@PDA 促进星形胶质细胞在体外分化为功能性神经元。a) 分化过程和机制示意图。b) 不同处理方式的原代星形胶质细胞中 PI3K/Akt/NeuroD1 通路表达的变化。数据来自三个生物学独立实验。支持信息中提供了未裁剪的印迹。c) 星形胶质细胞分化为神经元过程中标志物变化的示意图。d) 不同处理方式的原代星形胶质细胞中未成熟神经元标志物表达的代表性共聚焦显微镜图像。来自三个生物学独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，50 µm。e) 不同处理方式的原代星形胶质细胞中成熟神经元标志物和功能性转运蛋白表达的代表性共聚焦显微镜图像。来自三个生物学独立样本之一的随机视野的代表性图像。白色虚线框显示转换神经元轴突的放大区域。比例尺，100 µm；缩放视图的比例尺，10 µm。f) 转换神经元中功能性转运蛋白的表达。C57BL/6 小鼠的脑裂解物用作阳性对照。数据代表三个生物学独立实验。支持信息中提供了未裁剪的印迹。g) 在不同条件下从转换神经元记录的自发突触事件。黑色虚线框显示 IPSC 概况。数据代表三个生物学独立实验。科研工作的启发：
1. 为设计能够同时靶向多种细胞类型的纳米药物载体提供了新的思路。
2. 展示了通过组合不同药物和纳米载体实现协同治疗效果的可能性。
3. 为通过调节免疫代谢功能治疗神经退行性疾病提供了新的策略。
AD 模型小鼠体内命运和 FRET 效应介导的炎症实时诊断。a) 静脉注射 FITC 和 AF555 标记的 DA-PP@PDA 或 DA-PPTK@PDA 后的血浆药代动力学。数据以平均值±s.d 表示（n = 3 个独立实验）。b) AD 模型小鼠中 Cy5 和 Cy5.5 标记的 DA-PPTK@PDA 实时炎症诊断机制示意图。c) 静脉注射 PPTK@PDA、DA-PPTK@PDA 或 DA-PP@PDA 后，以定时间隔对 WT 和 APP/PS1 小鼠大脑进行 IVIS 成像。数据来自三个生物学独立实验。d) 注射 24 小时后对主要器官进行离体荧光成像。数据来自三个生物学独立实验。 e,f) d 中主要器官 (e) 和大脑 (f) 中 Cy5.5 荧光强度的辐射效率。数据以平均值 ± s.d 表示（n = 3 个独立实验）。g,h) d 中主要器官 (g) 和大脑 (h) 中的 ID% 量化。数据以平均值 ± s.d 表示（n = 3 个独立实验）。i,k) WT 或 APP/PS1 小鼠的血管 (i) 和氧化损伤 (k) 染色脑切片中 Cy5 信号的分布。来自三个生物独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，200 µm。j,l) i 和 k 中白色箭头沿处的 Cy5 和血管 (j) 或氧化损伤 (l) 荧光强度。数据代表三个生物独立实验。m,n) WT 或 APP/PS1 小鼠的脑切片中 Cy5 信号与小胶质细胞 (m) 或星形胶质细胞 (n) 的共定位。黄色箭头表示共定位信号。三个生物独立样本之一的随机视野中的代表性图像。比例尺，100 µm。通过单因素方差分析和 Tukey 事后检验对面板 (e、f、g、h) 进行统计分析。**p < 0.01 和 ***p < 0.001。DA‐PPHATK@PDA 挽救了 AD 模型小鼠的学习和记忆能力退化。a) APP/PS1 小鼠喂养、注射周期、病理监测和治疗评估的时间表。b) 经过三个月的不同治疗后，小鼠在 Morris 水迷宫中的代表性游泳路径。数据来自八个生物学独立实验。c–e) 逃逸潜伏期 (c)、目标象限时间 (d) 和穿越次数 (e) 的量化。数据以平均值 ± s.d. 表示（n = 8 个独立实验）。f) 经过三个月的不同治疗后，小鼠建造的巢穴的代表性图像。数据来自六个生物学独立实验。g) 在 f 中观察到的巢穴行为得分。数据以平均值 ± s.d. 表示（n = 6 个独立实验）。比例尺，4 厘米。通过单因素方差分析和 Tukey 后检验对面板 (c、d、e、g) 进行统计分析。**p < 0.01 和 ***p < 0.001。思路延伸：
1. 探索该纳米平台在帕金森病、肌萎缩侧索硬化等其他神经退行性疾病中的应用。
2. 研究如何将诊断、治疗、监测等多种功能集成到单一的纳米载体中。
3. 开发更具代表性的临床前疾病模型，以更好地模拟人类疾病状态并评估治疗效果。
DA‐PPHATK@PDA 调节体内神经胶质细胞和 AD 微环境的机制。a) 治疗一个月后 WT 或 APP/PS1 小鼠脑中 Akt/mTOR/HIF-1α 通路表达的变化。数据来自三个生物学独立实验。支持信息中提供了未裁剪的印迹。b) 治疗一个月的小鼠脑切片中反应性小胶质细胞中 p-mTOR 激活的代表性荧光图像。来自三个生物学独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，50 µm。c) 治疗三个月的小鼠脑切片中 Aβ 斑块和反应性小胶质细胞的代表性荧光图像。来自三个生物学独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，200 µm。d) DA‐PPHATK@PDA 治疗后，APP/PS1 小鼠脑切片中以时间间隔拍摄的 Aβ 斑块和反应性小胶质细胞的代表性放大荧光图像。来自三个生物独立样本之一的随机视野的代表性图像。比例尺，20 µm。e–g) 三个月治疗后，小鼠脑切片中每个 Aβ 斑块周围的 Iba-1 阳性细胞数量 (e)、Iba-1 阳性细胞体积 (f) 和每个 Aβ 斑块体积 (g) 的量化。数据以平均值 ± s.d. 表示（n = 6 个独立实验）。h) DA-PPHATK@PDA 调节小胶质细胞的机制和过程示意图。i) 一个月治疗后 WT 或 APP/PS1 小鼠脑中 PI3K/Akt/NeuroD1 通路表达的变化。数据来自三个生物独立实验。支持信息中提供了未裁剪的印迹。j,k) 经过两个月的不同治疗后，小鼠脑切片中未成熟神经元标志物表达 (j) 和放大的转化星形胶质细胞 (k) 的代表性荧光图像。三个生物学独立样本之一的随机视野中的代表性图像。比例尺，200 µm；缩放视图的比例尺，20 µm。l) 经过三个月的不同治疗后，小鼠脑切片中成熟神经元标志物表达的代表性荧光图像。三个生物学独立样本之一的随机视野中的代表性图像。比例尺，100 µm。m) DA‐PPHATK@PDA 促进星形胶质细胞向神经元分化的机制和过程示意图。n–q) 经过三个月的不同治疗后，小鼠脑中促炎 (n,o) 和抗炎 (p,q) 相关细胞因子的量化。数据以平均值±s.d. 表示（n = 6 次独立实验）。对面板 (e、f、g、n、o、p、q) 进行单因素方差分析和 Tukey 后检验。 *p < 0.05，**p < 0.01，和***p < 0.001。文献来源：
Adv. Mater.
Pub Date : 2024-09-26
DOI : 10.1002/adma.202408729
Peixin Liu, Tongyu Zhang, Yuxing Wu, Qinjun Chen, Tao Sun, Chen Jiang