喷鼻即可治老年痴呆?J Neuroinflammation:基因改造囊泡重塑小胶质细胞代谢,攻克阿尔茨海默病给药难题

阿尔茨海默病(AD)是全球发病率最高的神经退行性疾病,也是老年痴呆的首要致病元凶。全球痴呆患者总数已突破 5500 万,其中 60%~70% 为阿尔茨海默病患者;伴随全球老龄化进程加速,到 2050 年这一患病人数预计将暴涨至 1.5 亿。
如今临床现有全部治疗手段仅能短暂缓解记忆力衰退、情绪异常等表面症状,完全无法阻断大脑持续的神经损伤与疾病进展。近两年大火的 β-淀粉样蛋白(Aβ)靶向单抗虽能清除脑内淀粉斑块,但仅能带来有限认知改善,还极易诱发脑水肿、颅内微出血等严重脑部不良反应,安全性短板限制大范围临床应用。研发安全、可阻断病程的全新疗法,已经是全球神经医学领域最紧迫的攻关方向,而鼻喷式无细胞囊泡疗法是当下痴呆研究的全网热门突破口!
近期广东医科大学团队在
Journal of Neuroinflammation
刊发重磅成果
,
团队依靠基因编辑改造小胶质细胞,提取大细胞外囊泡(LEVs)经鼻腔给药,在 AD 模型小鼠中同步实现认知修复与脑内淀粉样斑块清除,为阿尔茨海默病无创治疗开辟全新通路。
该研究的核心靶点为去乙酰化酶
SIRT2
,既往多项研究证实,阿尔茨海默病患者脑组织内
SIRT2
表达显著上调,该基因的遗传多态性也会提升患病风险;抑制或敲除
SIRT2
可缓解模型动物脑内病理损伤、改善认知,但传统小分子 SIRT 抑制剂存在两大致命缺陷:一是穿透血脑屏障效率极低,难以在脑组织达到有效药物浓度;二是作用缺乏特异性,会干扰全身外周组织代谢,诱发持续性炎症副作用。
研究团队跳出小分子药物的研发思路,选用人源 HMC3 小胶质细胞,借助慢病毒载体稳定敲低
SIRT
2 基因,蛋白抑制效率达到 80%,再通过差速超速离心技术,从细胞培养上清液中分离出两种不同亚型细胞外囊泡——大细胞外囊泡(LEVs)与小细胞外囊泡(SEVs),并利用透射电镜、纳米颗粒追踪(NTA)、囊特征标志物蛋白免疫印迹完成完整理化鉴定,明确两类囊泡在粒径、膜结构、携带分子货物上存在天然巨大差异。

HMC3小胶质细胞来源的大细胞外囊泡和小细胞外囊泡的表征
为直观对比两种囊泡的体内治疗效果,研究将 8 月龄 APP/PS1 转基因阿尔茨海默小鼠分为 6 组,分别鼻内给予空白缓冲液、普通小胶质细胞来源 LEVs/SEVs、
SIRT2
敲低细胞制备的 LEVs/SEVs,给药标准为每次 0.5×10⁹颗粒,隔日给药、持续两个月。
多套行为学检测结果形成清晰区分:只有接受
SIRT2
敲低大囊泡(LEVs-SIRT2-KD)干预的小鼠出现全面认知恢复,在水迷宫实验中找到隐藏平台的潜伏期大幅缩短,目标象限停留时长、平台穿越次数显著提升;反映日常生活自理能力的筑巢实验评分也明显高于其余五组,其余囊泡制剂均未产生有效认知改善。组织学染色进一步验证行为学背后的病理改变,LEVs-SIRT2-KD 治疗小鼠海马区 Aβ 斑块面积、斑块数量显著下降,突触前标记蛋白突触素(SYN)与突触后支架蛋白 PSD95 表达同步回升,说明神经元突触结构得到修复,而其余囊泡处理组无显著病理改善效果。
研究进一步拆解了 LEVs-SIRT2-KD 起效完整分子链条,先通过体外细胞荧光标记实验证实:鼻腔递送的囊泡可经嗅神经通路直达海马,且相比星形胶质细胞、神经元,小胶质细胞对囊泡的摄取效率最高;体内脑组织免疫荧光观察同步佐证,囊泡进入大脑后优先被病灶周围小胶质捕获,进而驱动免疫细胞向 Aβ 斑块聚集、增强斑块吞噬清除能力。
为挖掘囊泡起效的内在分子基础,团队分别对普通 LEVs、
SIRT2
敲低 LEVs 开展定量蛋白质组与乙酰化修饰组测序,结果显示未改造的天然大囊泡本身就富集氧化磷酸化、三羧酸循环(TCA)等能量代谢通路相关蛋白,自带调控细胞能量的先天功能;而敲除
SIRT2
后,囊泡内大量核心代谢酶发生高乙酰化修饰,包括丙酮酸脱氢酶组分 DLDH、苹果酸脱氢酶 MDH、ATP 合酶亚基 ATP5F1A、糖酵解关键酶 ALDOA 等,同时囊泡还富集自噬、脂分解、囊泡转运相关功能蛋白,为小胶质细胞提供多重修复信号。
AD 病理环境下 Aβ 寡聚体会直接摧毁小胶质细胞能量系统,同时抑制糖酵解与线粒体氧化磷酸化两条 ATP 生成通路,细胞产能不足导致迁移、吞噬两大耗能功能全面瘫痪,无法清理淀粉斑块。LEVs-SIRT2-KD 进入小胶质细胞后,携带的乙酰化修饰代谢酶可同步激活糖酵解与氧化磷酸化通路,大幅提升细胞 ATP 产量,恢复免疫细胞基础能量供给。
研究设置双重药理学阻断实验验证该机制的必要性:分别使用线粒体复合物抑制剂(Rot/AA)阻断氧化磷酸化、2-脱氧葡萄糖(2-DG)抑制糖酵解,两条能量通路任意一条被阻断后,LEVs 带来的小胶质细胞迁移、吞噬增强效应几乎完全消失,直接证明代谢重塑是囊泡发挥治疗作用的核心底层逻辑。
这项工作首次把
SIRT2
调控、囊泡亚型功能差异、小胶质细胞代谢重编程三大独立研究方向串联,搭建完整阿尔茨海默无创无细胞治疗逻辑。大、小囊泡疗效天差地别的根源在于分子货物完全不同,天然 LEVs 自带代谢调控储备,
SIRT2
敲低进一步富集乙酰化代谢酶、应激修复相关分子,而 SEVs 无此类功能特征;给药方式上,鼻腔递送规避血脑屏障这一传统药物递送最大阻碍,操作简单、可长期重复给药,适配老年患者长期干预需求。对比小分子抑制剂、病毒基因疗法,该方案属于无细胞制剂,不存在基因整合突变、全身脱靶炎症风险,安全性优势突出,契合当下痴呆鼻喷疗法的研发热潮。
当然该成果仍处于动物实验阶段,距离人体临床转化还有多重待解决问题:囊泡组分存在异质性、发挥疗效的核心乙酰化蛋白尚未精准锁定,长期鼻腔给药对黏膜、全身脏器的安全性也需系统验证,但 “修复小胶质细胞代谢” 这一全新治疗思路,为阿尔茨海默病、帕金森等各类神经退行性疾病提供了前所未有的研发新赛道。(
生物谷)
参考文献:
Tang, X., Chen, R., Xing, J. et al.
Metabolic reprogramming via SIRT2-deficient microglial large extracellular vesicles ameliorates alzheimer’s pathology
. J Neuroinflammation (2026). doi:10.1186/s12974-026-03956-3
