近日，中國科學(xué)院院士、國家納米科學(xué)中心研究員陳春英團(tuán)隊(duì)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進(jìn)展。相關(guān)研究成果以A Nanoparticle-Based Wireless Deep Brain Stimulation System that Reverses Parkinson’s Disease為題，發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》（Science Advances）上。

帕金森病是神經(jīng)退行性疾病，以運(yùn)動障礙為主要特征。帕金森病病理表現(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(dǎo)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，為了改善患者的運(yùn)動功能，臨床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。這種深部腦刺激方法提高了調(diào)控神經(jīng)元的效率，但其侵入性的特點(diǎn)易引發(fā)認(rèn)知功能下降和情緒波動。后續(xù)開發(fā)的非侵入式技術(shù)能夠增強(qiáng)皮層興奮性，但因穿透深度和空間分辨率不足，難以精準(zhǔn)調(diào)控深部腦區(qū)。因此，發(fā)展兼具高空間分辨率和強(qiáng)穿透能力的非侵入性深部腦刺激技術(shù)至關(guān)重要。

該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了光熱無線深部腦刺激納米系統(tǒng)，并命名為ATB NPs。ATB NPs通過直接刺激神經(jīng)元內(nèi)源性表達(dá)的熱敏TRPV1受體，實(shí)現(xiàn)對退化神經(jīng)元的精準(zhǔn)調(diào)控。ATB NPs由三個(gè)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(dá)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。研究顯示，通過立體定位技術(shù)將ATB NPs注射至帕金森病小鼠的黑質(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(jìn)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(shí)，ATB NPs釋放β-syn多肽，并通過激活分子伴侶介導(dǎo)的自噬途徑，清除α-syn聚集體，減少病理性纖維。研究發(fā)現(xiàn)，ATB NPs能夠恢復(fù)多巴胺能神經(jīng)元的交互網(wǎng)絡(luò)及多巴胺釋放能力，改善帕金森病小鼠的運(yùn)動功能。

ATB NPs利用黑質(zhì)多巴胺能神經(jīng)元內(nèi)源性表達(dá)的TRPV1受體，無需植入神經(jīng)電極或進(jìn)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(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的時(shí)空調(diào)控；具有良好的生物安全性。這一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。

研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院相關(guān)項(xiàng)目等的支持。

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無線深部腦刺激納米系統(tǒng)治療帕金森病示意圖