UNIST开发可穿透血脑屏障的适配体：“特洛伊木马，实现高效药物递送”

Published 20 Apr.2023 17:39(KST)

Updated 07 Aug.2025 14:43(KST)

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UNIST生物医学工程系Park Tae-eun、Joo Jinmyeong教授研究团队利用人工血液-脑屏障芯片，开发出了能够将药物递送至大脑的“血液-脑屏障通透适配体（Aptamer）”。

血液-脑屏障（blood-brain barrier, BBB）是严格调节中枢神经系统（CNS）稳态的生物屏障。

血液-脑屏障只允许对脑功能至关重要的物质进出，从而保护大脑免受外来物质侵袭。但这一系统同时也会阻挡用于治疗脑部疾病的药物，因此长期以来成为药物治疗的一大障碍。

目前，为了让脑部疾病治疗药物有效递送至大脑，主要采用“特洛伊木马策略”。

特洛伊木马策略是将靶向表达于脑血管内皮细胞上的受体或转运蛋白的分子导入药物中，使原本无法穿过血液-脑屏障的药物也能被细胞轻易吸收并进入大脑。

近年来，这类靶向分子之一——“适配体”备受关注。适配体是具有三维结构的短核苷酸链，对其靶向的细胞或生物组织具有很高的结合力。

适配体具有成本低、体积小、免疫原性低等多种优势，正在取代传统用于靶向分子的抗体和肽类。

以往的血液-脑屏障通透适配体主要通过体外模型或动物模型开发，但由于这些模型难以真实再现体内功能，再加上物种差异，给高效脑靶向分子的开发带来了困难。

利用人工血液-脑屏障芯片开发可透过血液-脑屏障适配体的示意图。

为了解决这一问题，UNIST研究团队利用其自主开发的“人工血液-脑屏障芯片”，开发出了可穿越血液-脑屏障的适配体及其药物递送技术。

用于适配体开发的人工血液-脑屏障芯片由两个微流道构成。其中一个流道中利用源自诱导多能干细胞的脑血管内皮细胞来模拟血管，另一流道中共培养星形胶质细胞和周细胞来模拟脑组织环境。

这一模型具有与体内相当水平的屏障功能，并可模拟类似血液的流体流动，从而能够在接近真实体内环境的条件下筛选靶向血液-脑屏障的适配体。

研究团队向构建好的血液-脑屏障血管侧加入随机序列适配体，在其穿过屏障后，反复筛选进入脑侧的适配体序列，最终选出了具有高血液-脑屏障通透效率的适配体。

如此筛选得到的适配体（hBS01）相比其他适配体表现出2至3倍更高的通透效率。

研究团队表示：“将hBS01与随机适配体对比后发现，hBS01不仅仅在脑血管细胞模型中表现出特异性更高的吸收率和通透效率，在大脑主要构成细胞中也展现出较高的通透效率。”

研究团队接着指出：“这一成果不仅可用于开发阿尔茨海默病、脑肿瘤等脑相关疾病的治疗药物，还有望作为提高多种因血液-脑屏障通透受限而在临床试验中失败的候选药物在脑内递送效率的策略加以利用。”

为验证hBS01作为药物载体的应用潜力，研究团队制备了在表面连接hBS01的纳米粒子。将这些纳米粒子注射至实验动物体内后，发现其在大脑中具有很高的富集效率，从而确认了利用hBS01开发的药物载体在临床试验中也有望取得良好效果。

论文第一作者研究员Choi Jeongwon表示：“本研究为向大脑递送药物打开了新的可能性。如果进一步利用多种人工器官芯片，有望更广泛地应用于多种器官靶向药物载体的开发。”

本次研究由生物医学工程系Park Tae-eun、Joo Jinmyeong教授研究团队参与，在痴呆征服研究开发项目、韩国研究财团优秀青年研究者支持项目、基础研究室支持项目以及跨部门再生医疗技术开发项目等资助下完成。

研究成果已于4月17日在线发表在纳米科学领域权威学术期刊《ACS NANO》上。

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。