《Science子刊:利用非病毒载体将治疗性蛋白递送到神经元中,有望治疗肉毒杆菌毒素中毒等一系列神经系统疾病》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-01-13
  • 私营公司CytoDel如今宣布在同行评审的Science Translational Medicine期刊上上发表了该公司龙头产品Cyto-111的临床前数据。论文标题为“Neuronal delivery of antibodies has therapeutic effects in animal models of botulism”。

    Cyto-111是在美国纽约大学格罗斯曼医学院生物化学与分子药理学系的Konstantin Ichtchenko博士的实验室中构思、表达和纯化的,他是这篇论文的通讯作者。这项新的研究得到了美国国家卫生研究院(NIH)下属的国家过敏与传染病研究所(NIAID)的资助。

    基于Ichtchenko博士的假设,即之前报道的C1ad递送载体可用于将治疗性蛋白输送到神经元的细胞质中,Ichtchenko博士领导的研究人员基于肉毒神经毒素(Botulinum neurotoxin, BoNT)亚型A1轻链金属蛋白酶(BoNT subtype A1 light chain metalloprotease, LC/A1)的细胞内抑制,开发并测试了一种潜在治疗肉毒杆菌毒素中毒(botulism)的方法。该研究的主要目的是开发和测试一种出现症状后的肉毒杆菌毒素解毒剂,该解毒剂可以拯救用致命剂量的BoNT挑战的有症状动物。在体外验证治疗机制后,在小鼠、豚鼠和恒河猴身上进行了疗效研究。

    这项研究表明,由功能阻断性单域抗体(sdAb;B8)与C1ad递送载体融合在一起(形成B8C1ad或Cyto-111)产生的精准生物治疗剂可以进入神经元,通过原位抑制LC/A1催化活性来保护SNARE蛋白。在小鼠、豚鼠和非人灵长类动物受到致命的BoNT挑战后,B8C1ad的症状后给送可产生解毒拯救作用。

    根据这项研究的作者的说法,“C1ad分子递送平台的灵活性为快速产生针对神经系统疾病的新疗法提供了多个优势。特别是,LC/A1的突触前定位表明这种治疗方法在治疗涉及活性区蛋白的突触病时将特别有效。事实上,该平台可以通过替换或添加单域抗体或其他蛋白组分,有效地重定向到其他蛋白靶点。”

    这项研究总结道,“这些数据表明,在实验模型中可以利用毒性BoNT衍生物将治疗性蛋白组分递送到神经元的细胞质中,在那里,它们结合并中和细胞内靶标。该平台的可推广性可能使得抗体和其他基于蛋白的治疗剂能够递送到以前无法访问到的神经元内靶点。”

    美国斯坦福大学医学院分子与细胞生理学系的Thomas C. Südhof博士指出,“这是一项将致命的肉毒杆菌神经毒素的力量转化为疗法的里程碑式研究。这种将肉毒杆菌毒素变成一种特洛伊木马从而将治疗性蛋白输送到神经元中的方法在未来的药物开发中具有巨大的潜力。”

    论文共同作者、纽约大学格罗斯曼医学院的Phillip A. Band教授评论道,“我们很高兴这些数据能在备受尊重的同行评审期刊上发表,这是因为它们代表了多年研究的成果,有助于找到有效处理武器化肉毒杆菌毒素的方法。重要的是,这些突破性的数据是来自纽约大学格罗斯曼医学院、塔夫茨大学转化医学中心和美国陆军防化医学研究所等多家知名机构的研究人员共同努力的结果,没有他们的辛勤工作和奉献,这一成就是不可能实现的。”

    Band博士补充道,“这些研究不仅表明了Cyto-111可以成为肉毒杆菌毒素的解毒剂,而且还证实了这种分子载体在三种不同物种中的通用性,可以通过非病毒机制安全有效地将功能性抗体输送到神经元内部。这是一个特别激动人心的突破,这是因为之前没有其他实验室对神经元内部的病原体进行灭活,而这些病原体是标准抗体无法进入的。这一成果为开发治疗多种神经系统疾病的新方法打开了大门。”

  • 原文来源:https://medicalxpress.com/news/2021-01-successful-intra-neuronal-antibody-delivery-viral.html;https://stm.sciencemag.org/content/13/575/eabd7789
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2021-01-18
    • 肉毒中毒(botulism,指的是肉毒杆菌毒素中毒)虽然罕见,但可导致瘫痪,并有可能致命。它是由肉毒杆菌(Clostridium botulinum)产生的破坏神经的毒素引起的--这是已知最强的毒素。这些毒素通常存在于被污染的食物中(家用罐头是主要罪魁祸首)。婴儿也可能因为摄入蜂蜜、土壤或灰尘中的肉毒杆菌孢子而出现肉毒中毒,随后这种细菌在他们的肠道内定植并产生毒素。 一旦出现瘫痪,除了等待这些毒素逐渐消失,没有其他方法可以加以逆转。严重的肉毒中毒患者可能需要靠呼吸机维持数周或数月。但是,在一项新的研究中,一种新的治疗方法和递送载体可能会改变这种情况。相关研究结果发表在Science Translational Medicine期刊上的标题为“Delivery of single-domain antibodies into neurons using a chimeric toxin–based platform is therapeutic in mouse models of botulism”的论文中。 论文通讯作者、波士顿儿童医院泌尿科研究员Min Dong博士说,“存在解毒剂,但是它们仅在这些毒素进入运动神经元之前起作用。我们开发的是第一种可以在这些毒素进入神经元内部后消除它们的疗法。” 如果在人类中得到证实,这种疗法将代表着治疗肉毒中毒的突破。在小鼠身上,它成功进入神经元内部,在数小时内逆转了肌肉瘫痪,并使小鼠能够抵抗致命剂量的肉毒杆菌毒素。 让毒素引路 Dong和他的同事们需要克服过去阻碍肉毒中毒得到有效治疗的两个技术障碍。耐人寻味的是,他们的解决方案就在于肉毒杆菌毒素本身。 论文第一作者、Dong实验室博士后研究员说,“治疗的一个障碍是穿过细胞膜,这对蛋白药物来说是很困难的。另一个障碍是靶向特定的细胞类型,在这项研究中指的是特异性地靶向运动神经元和神经末梢。我们利用了肉毒杆菌神经毒素天然高效地靶向运动神经元,并且可以穿过细胞膜递送蛋白货物这一事实。” 因此,这种疗法是双管齐下的。肉毒杆菌毒素(通过引入突变而去毒化)是递送载体。蛋白货物---活性药物---是一种源自骆驼抗体的迷你抗体(也称为纳米抗体),由塔夫茨大学的合作者Charles Shoemaker博士开发。这些研究人员发现,可以两种纳米抗体串联递送到神经元中,一次性中和肉毒杆菌毒素A型和B型。 但还有一个问题需要解决。Dong说,“这种想法和方法一直在尝试,但很难彻底摆脱毒副作用,直到2017年我们发现了一种新的毒素--肉毒杆菌神经毒素X。与其他肉毒杆菌毒素不同的是,这种新毒素在我们引入突变后没有显示出任何毒副作用,可作为一种安全的递送工具。” 逆转肉毒杆菌毒素(Botox) 除了肉毒中毒之外,Dong生认为这种新的治疗方法还可能作为一种“肉毒杆菌毒素逆转剂”发挥作用。使用微量的A型肉毒杆菌毒素进行肉毒杆菌毒素注射,可以安全地治疗皱纹和许多其他疾病,如颈部痉挛、出汗过多或膀胱过度活动。然而,当注射出现问题时,肉毒杆菌毒素可能会引起不必要的肌肉瘫痪,患者不得不忍受几个月的肌肉瘫痪。 Dong说,“我们有可能注射我们的治疗蛋白,并在几个小时内去除神经元中的肉毒杆菌毒素和消除肌肉瘫痪。” 神经活性药物的通用递送平台? Dong认为,这种毒素引导的方法可能会为将生物药物递送到神经元中治疗其他疾病提供一个平台。目前,大多数生物药物只作用于细胞表面靶点,无法进入细胞内部。 Dong说,“我们提供了一种蛋白药物递送平台,实现了对神经元的高度特异性靶向和对细胞膜的高效穿透。结合针对任何感兴趣的蛋白开发的纳米抗体,这种平台可用于开发调节神经元内部蛋白和生物过程的治疗方法。它的模块化性质甚至允许我们通过切换细胞靶向结构域来靶向除神经元以外的细胞类型。这可能提供了一种将药物精确地递送到细胞中的通用方法。”
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    • 来源专题:中国科学院病毒学领域知识资源中心
    • 编译者:malili
    • 发布时间:2021-01-23
    • 两组研究人员利用肉毒杆菌毒素的化学特性制造出了其无毒版的化合物,后者能输送治疗性抗体来治疗肉毒杆菌毒素中毒;这种中毒可能会致命且鲜有已批准的对其的治疗方法。这项在小鼠、豚鼠和非人类灵长类动物中进行的研究表明,该毒素的衍生物有一天或能为快速治疗肉毒杆菌毒素中毒的确诊病例并设靶难以企及的神经元内分子提供平台。 肉毒杆菌中毒是由名为肉毒杆菌神经毒素(BoNTs)的细菌毒素引起的,该毒素是已知的对人体最强的毒素。BoNT是通过进入和破坏协调运动的神经元而起作用的,它会导致需要重症监护的瘫痪,其病程可能持续数月之久。 迫切需要能够快速逆转肉毒杆菌感染所致瘫痪的疗法;但是开发针对现有病例的治疗方法一直很困难,因为这些毒素一旦进入神经元,用治疗制剂来中和BoNTs十分困难。在第一项研究中,Shin-Ichiro Miyashita和同事将2种名为BoNT/X和BoNT/A的BoNTs的不同部分融合在一起,其所产生的嵌合分子既无毒又可以作为药物输送平台。 具体而言,研究人员将BoNT/A的神经元靶域与BoNT/X的另一域结合在一起,这便能将治疗分子输送到神经元内部。Miyashita等人发现,他们的方法可迅速将抗毒素抗体输送到神经元内,并能在小鼠体内中和BoNT/A与BoNT/B神经毒素,从而在数小时内逆转瘫痪状态。Patrick McNutt和同事用类似方法设计了一种无毒的BoNT衍生物,它能安全地中和神经元内的BoNT/A。他们的治疗还能减轻接触致死剂量BoNT/A的小鼠、豚鼠和非人类灵长类动物的麻痹并提高它们的存活率。 McNutt等人说:“这一平台提供了一种变革性的精确治疗方法,它或能适用于多种的突触前疾病。”