在医学研究的神秘世界里,血脑屏障(BBB)宛如一道坚固的城墙,守护着大脑,使其免受外界物质的干扰。然而,对于中枢神经系统(CNS)疾病的治疗来说,这道屏障却成了一大难题。许多治疗药物难以穿越血脑屏障,导致治疗效果不佳。例如,在治疗阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病时,药物无法有效抵达大脑病变部位,使得病情难以得到控制。
为了攻克这一难题,来自 BioArctic AB 和乌普萨拉大学(Uppsala University)的研究人员展开了深入研究。他们聚焦于转铁蛋白受体(Transferrin Receptor,TfR)介导的脑递送,旨在探究剂量、价态和亲和力对其的影响。该研究成果发表在《Fluids and Barriers of the CNS》杂志上。
在研究方法上,研究人员首先通过定点突变技术,对 8D3 抗体的互补决定区引入丙氨酸点突变,构建了 12 个 Fab 片段和 29 个 IgG,以获得不同亲和力的变体。利用表面等离子共振技术(Biacore)进行初步筛选,再通过细胞实验(Sp2/0 - Ag14 细胞)测定其对小鼠转铁蛋白受体 1(mTfR)的亲和力。之后,采用 knob - into - hole(KiH)技术制备了全长单克隆和双克隆抗体,并进行质量控制。放射性标记抗体后,通过尾静脉注射到野生型小鼠体内,测定其在体内的药代动力学和生物分布情况。
研究结果主要分为以下几个方面:
- 筛选出匹配亲和力的抗体:成功筛选出两组单克隆和双克隆 8D3 抗体,它们在细胞上具有相似的表观亲和力,分别为~10 nM 和~250 nM。
- 剂量、价态和亲和力对脑摄取的影响:通过体内实验发现,脑摄取受剂量、表观亲和力和价态的影响,且呈现剂量依赖性。低剂量时,表观亲和力对脑摄取影响更大,高表观亲和力的双克隆抗体脑摄取更高;高剂量时,价态影响更大,单克隆抗体脑摄取高于双克隆抗体。
- 对血液药代动力学的影响:不同剂量下,抗体在血液中的药代动力学有所不同。低剂量时,[125I] I - 8D3WT 从血液中清除更快,血浆中比例更低;高剂量时,三种抗体在血浆中的浓度相似。
- 在脑内和外周组织的分布:低剂量时,抗体在脑和外周组织(如脾脏、肝脏、骨骼)中的浓度更高;高剂量时,由于 TfR 饱和,进入脑内的抗体比例减少。在脑内,通过毛细血管耗竭实验发现,高剂量时 10 nM 表观亲和力的抗体在毛细血管中的保留更高。在外周组织中,低剂量时 10 nM 表观亲和力的抗体在部分组织(如颅骨、肝脏、脾脏、骨骼、甲状腺)中的浓度低于 [125I] I - 8D3WT;高剂量时,[125I] I - 8D3D54A/Y92A 在肝脏、脾脏和骨骼中的浓度低于其他两种抗体。
在研究结论和讨论部分,研究人员指出,该研究首次成功制备并筛选出一系列单克隆和双克隆 8D3 抗体亲和力变体,明确了剂量、价态和亲和力对 TfR 介导的脑递送的影响规律。这一成果对于设计 TfR 介导的脑递送构建体具有重要意义,为诊断和治疗中枢神经系统疾病的药物研发提供了关键的理论依据。例如,对于低剂量使用的诊断抗体,高表观亲和力可能更有利;而对于高剂量使用的治疗抗体,单克隆 TfR 结合可能更具优势。然而,该研究也存在一定的局限性,如只在单一时间点(注射后 4 小时)测量了脑内浓度和生物分布,未来需要进一步研究多个时间点,以更全面地了解药代动力学和生物分布情况,从而优化诊断和治疗方案,为中枢神经系统疾病的治疗带来新的希望。