### 1. 引言
1.1 对脑可利用治疗药物的需求
中枢神经系统(CNS)在传统小分子药物研发中的失败率高达 80 - 100%,这使得制药行业对 CNS 研究的投入减少。不过,借助先进的生物信息学和基因组工具,基于肽的治疗药物研究正在兴起。通过鼻脑(N - to - B)的鼻腔给药(IN)方式,可改善肽类药物在 CNS 的递送效果。
1.2 蛋白质还原论方法:ADNP/NAP
将大蛋白切割成小的活性肽片段,能保留关键生物活性,还可增强稳定性、特异性和脑内可用性。NAP(单氨基酸代码:NAPVSIPQ),即达武奈肽(AL - 108,CP201),是活性依赖性神经保护蛋白(ADNP)的有效片段,在极低浓度下就有显著神经保护作用。达武奈肽对患有进行性核上性麻痹(PSP)的女性疗效显著,还能改善遗忘型轻度认知障碍(MCI,AD 前驱症状)患者的记忆。
1.3 VIP/PACAP,昼夜节律的关键调节因子,控制 ADNP
ADNP 受血管活性肠肽(VIP)及其结构相关肽垂体腺苷酸环化酶激活肽(PACAP)调节。VIP 和 PACAP 是昼夜节律的主要调节者,VIP 能维持昼夜节律,PACAP 则在光信号通路中发挥重要作用。VIP 可增强 ADNP 的产生和分泌,影响 ADNP 基因表达,而 ADNP 对大脑发育和功能至关重要,其基因突变与 tau 病变和 AD 相关。
1.4 关注脑部疾病中的昼夜节律,以 AD 为例
AD 患者的昼夜节律明显紊乱。昼夜节律系统由输入、振荡器和输出三部分组成,分子水平上由一组时钟基因控制,形成转录 - 翻译反馈环(TTFL)。昼夜节律紊乱会导致多种生理功能障碍,与脑部疾病的发生和发展密切相关,如睡眠障碍、抑郁症等。AD 患者的昼夜节律紊乱比正常衰老更严重,干预昼夜节律可能改善 AD 症状并减缓疾病进展。
2. ADNP 在神经发育、神经保护和 tau 病变中的作用概述,及其衍生物 NAP(达武奈肽)的治疗潜力
ADNP 分子量为 123.56 kDa,在全身广泛表达,对大脑形成至关重要,它能调节 400 多个与器官发育、认知和运动功能相关的基因。ADNP 基因突变会导致 tau 病变、认知缺陷或智力障碍,人类 ADNP 基因致病性变异会引发 ADNP 综合征。ADNP 参与染色质重塑,调节 RNA 转录和剪接,还与微管相关蛋白 Tau、β - 连环蛋白、微管末端结合蛋白(EB1 和 EB3)等相互作用,保护神经元免受 Tau 相关病理影响。此外,ADNP 与 Sirtuin 1(SIRT1)相互作用,调节自噬和线粒体保护,其基因表达存在性别差异。在早期 AD 血清样本中,ADNP 是唯一显著减少的蛋白质,且与认知表现相关。由于 ADNP 是大蛋白,脑部递送困难,因此开发了小肽治疗药物 NAP(达武奈肽)。NAP 通过鼻腔喷雾给药,具有神经保护和神经可塑性作用,能增强微管稳定性,减少 Tau 过度磷酸化,促进神经突生长和突触可塑性,在多种疾病模型中展现出治疗潜力。
3. NAP(达武奈肽)的细胞递送和体外疗效:作用机制和治疗潜力
NAP(达武奈肽)能有效穿透细胞膜,通过动力蛋白相关的内吞作用进入细胞,在细胞质和细胞核中快速分布。在多种细胞实验中,NAP 可增强树突棘可塑性、促进细胞存活、增强微管动力学、保护细胞免受 tau 病变影响。它还能增强 EB1/EB3 与 Tau 在微管上的相互作用,调节 SIRT1 与 EB1/EB3 的相互作用,纠正 ADNP 致病突变细胞的核质边界破坏。此外,NAP 与多种蛋白相互作用,调节细胞骨架、Wnt 信号通路、转录控制等,在治疗 ADNP 相关疾病和 tau 病变方面具有很大潜力。
4. NAP(达武奈肽)的脑部递送和体内研究:功能结果和行为纠正
鼻腔给药时,NAP 具有出色的生物利用度,能通过全身循环高效递送至 CNS。不同的配方会影响 NAP 的生物利用度,新型氯丁醇载体可提高其脑内生物利用度。人体研究中,NAP 的鼻腔给药配方稳定且溶解性良好。在动物模型中,NAP 能改善 ADNP 缺陷小鼠的多种发育和行为缺陷,增强认知和运动功能,调节基因表达,纠正肠道微生物群变化,对多种神经发育和退行性疾病模型均有治疗效果,突显其在神经保护方面的重要作用。
5. 达武奈肽的临床应用经验
达武奈肽的临床研究表明,其在成人中安全性和耐受性良好,主要副作用为轻微的鼻腔不适。在精神分裂症患者中,达武奈肽对日常生活功能有一定改善;在 PSP 患者中,性别特异性分析显示,它能显著减缓女性患者的疾病进展,对女性患者的脑室体积、日常活动能力和神经功能有保护作用;在 AD 的前驱症状 aMCI 患者中,达武奈肽有潜在的认知保护作用,且存在性别差异,男性在视觉记忆测试中表现更好,女性则在言语记忆和注意力测试中从高剂量中获益更多。
6. NAP(达武奈肽)促进 ADNP 替代 / 增强疗法:概述
NAP 虽只占 ADNP 的约 0.7%,但能补偿 ADNP 的缺陷。在体外和体内实验中,NAP 和 ADNP 都能提供神经保护,且 NAP 在低浓度下就有高效的神经保护作用,能改善多种 ADNP 缺陷相关症状,还能增加内源性 ADNP 的表达,其保护作用因剂量、疾病和性别而异,在多种疾病的临床治疗中展现出潜力。
7. 昼夜节律调节、tau 病变与 ADNP 的联系
昼夜节律调节与 tau 病变之间存在复杂的双向关系。睡眠模式紊乱与痴呆风险增加及相关生物标志物有关,不同 tau 病变的睡眠 - 觉醒调节和昼夜节律存在明显功能障碍,如 PSP 患者的睡眠特征与其他神经退行性疾病不同,AD 患者则有夜间觉醒增加等表现。Tau 相关的神经退行性变会影响视交叉上核(SCN),破坏分子时钟,导致昼夜节律失调。此外,AD 患者的 SCN 神经元数量减少,VIP 和 PACAP 与 ADNP 功能密切相关,而达武奈肽在调节昼夜节律和改善 tau 病变方面具有潜在应用价值。
8. tau 病变与血脑屏障:与性别的进一步关联
tau 病变存在性别特异性的易感性差异,女性在关键脑区的神经原纤维缠结更明显,Tau 生物标志物水平更高,认知衰退和脑萎缩出现更早,这与多种生物学和激素因素有关。血脑屏障(BBB)的完整性对 AD 病理十分关键,tau 病变会导致 BBB 功能障碍,而 BBB 的通透性又受神经炎症和激素的影响,性别差异在其中起到重要作用。雌激素对 BBB 有保护作用,不同性别在 BBB 通透性和认知功能方面存在差异,这些发现为制定针对性的治疗策略提供了依据。
9. 鼻腔肽递送和中枢神经系统靶向的现代方法
药物递送进入 CNS 面临着血脑屏障的阻碍,鼻腔给药可绕过血脑屏障。鼻腔给药的化合物通过鼻腔嗅上皮的解剖间隙,经嗅觉和三叉神经通路到达大脑。纳米技术可增强生物分子的运输,如用乳铁蛋白修饰纳米颗粒能提高药物向大脑的运输效率。此外,利用减毒的弓形虫递送治疗蛋白是一种创新方法,它能绕过血脑屏障,将蛋白直接递送到宿主细胞胞质中,但还需进一步优化。
10. 结论
鼻腔给予达武奈肽是一种有前景的神经保护治疗方法,在调节微管动力学、增强突触功能和纠正行为及生理表型方面效果显著,且安全性良好、生物利用度高。临床研究表明,应重视性别特异性分析,未来研究应纳入不同性别的受试者,考虑激素状态的影响,并进行剂量范围研究。达武奈肽作为受 VIP 和 PACAP 调节的 ADNP 片段,在调节昼夜节律方面具有潜力,现代递送方法有望进一步提升其治疗效果,为神经保护领域带来新的希望。