Science Advances[2023 IF11.7]國家納米中心陳春英院士團隊在無線深度腦刺激納米系統(tǒng)治療帕金森病方面取得新進展
近日，國家納米科學中心陳春英院士團隊在基于納米顆粒的無線深度腦刺激系統(tǒng)治療帕金森病方面取得重要研究進展。相關(guān)成果以“A Nanoparticle-Based Wireless Deep Brain Stimulation System that Reverses Parkinson’s Disease”為題，發(fā)表在《科學進展》（Science Advances, 2025, 11, eado4927）上。
帕金森?。≒arkinson’s Disease, PD）是僅次于阿爾茨海默病的第二大神經(jīng)退行性疾病，以運動障礙為主要特征，其病理表現(xiàn)為α-突觸核蛋白（α-syn）異常聚集形成不溶性纖維及路易小體，導致中腦黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元退化和死亡，影響神經(jīng)元通過黑質(zhì)-紋狀體通路將多巴胺投射到紋狀體。目前臨床上為了改善患者的運動功能，通常采用將電極植入大腦特定位置的方式，通過直接電刺激來調(diào)整神經(jīng)元活動。這種深部腦刺激（Deep Brain Stimulation, DBS）的方法雖提高了調(diào)控神經(jīng)元的效率，但其侵入性的特點易引發(fā)認知功能下降和情緒波動，如抑郁和焦慮。隨后開發(fā)的非侵入式技術(shù)如經(jīng)顱直流電刺激和經(jīng)顱磁刺激雖能增強皮層興奮性，但因穿透深度和空間分辨率不足，難以精準調(diào)控深部腦區(qū)。為此，發(fā)展兼具高空間分辨率和強穿透能力的非侵入性深部腦刺激技術(shù)至關(guān)重要。
基于此，研究團隊設(shè)計了一種光熱無線DBS納米系統(tǒng)，命名為ATB NPs。這一系統(tǒng)通過直接刺激神經(jīng)元內(nèi)源性表達的熱敏TRPV1受體，實現(xiàn)對退化神經(jīng)元的精準調(diào)控。該系統(tǒng)由三個核心模塊組成：光熱轉(zhuǎn)換模塊（金納米殼AuNSs），用于激活熱敏TRPV1離子通道；靶向模塊（TRPV1抗體），靶向高表達TRPV1受體的多巴胺能神經(jīng)元；降解模塊（β-syn多肽，含近紅外響應(yīng)連接體），通過結(jié)合α-syn的非淀粉樣蛋白-β成分疏水結(jié)構(gòu)域，降解α-syn纖維。通過立體定位技術(shù)將ATB NPs注射至PD小鼠的黑質(zhì)后，ATB NPs借助TRPV1抗體錨定在多巴胺能神經(jīng)元表面。在808 nm脈沖近紅外激光照射下，ATB NPs作為納米天線進行光熱轉(zhuǎn)換，激活熱敏TRPV1受體，引起Ca2+內(nèi)流和動作電位產(chǎn)生。同時，ATB NPs釋放β-syn多肽，并通過激活分子伴侶介導的自噬途徑，清除α-syn聚集體，從而減少病理性纖維。最終，ATB NPs恢復(fù)了多巴胺能神經(jīng)元的交互網(wǎng)絡(luò)及多巴胺釋放能力，改善PD小鼠的運動功能。該無線DBS納米系統(tǒng)的優(yōu)勢主要包括：利用黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元內(nèi)源性表達的TRPV1受體，無需植入神經(jīng)電極或進行基因操作；結(jié)合近紅外激光技術(shù)，能夠?qū)μ囟X區(qū)的退行性神經(jīng)元實現(xiàn)精準的時空調(diào)控；無線DBS納米系統(tǒng)具有良好的生物安全性。這種基于納米顆粒的無線DBS治療策略為帕金森病及其他神經(jīng)退行性疾病的治療提供了新思路。
國家納米科學中心吳軍光博士為該論文的第一作者，崔雪晶副研究員、陳春英院士為該文章的通訊作者。上述研究工作獲得了國家重點研發(fā)計劃、新基石研究員項目、基礎(chǔ)科學中心項目、國家自然科學基金、北京市科技新星、中國科學院青促會等項目的支持。
原文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado4927
文章中Blue native電泳使用了Blue/Clear非變性PAGE電泳試劑盒(U型板4-16%預(yù)制膠，通用型)
