Fc工程化大分子靶向血脑屏障关键受体的独特中枢神经系统与分布规律
2025-08-22 来源:本站 点击次数:87重要贡献者包括：Nathalie Khoury, Michelle E. Pizzo, Claire B. Discenza等作者，研究成果以《Fc-engineered large molecules targeting blood-brain barrier transferrin receptor and CD98hc have distinct central nervous system and peripheral biodistribution》为题，于2025年2月在线发表。
重要发现
01光学成像技术揭示全身分布差异
通过全组织透明化结合光片显微镜（LSFM），研究团队对小鼠进行3D全身扫描：
ATVTfR 在骨骼（胫骨、肩胛骨、椎骨）中富集，与红细胞前体细胞高表达TfR的特性一致ATVCD98hc 在泪腺、腮腺和坐骨神经呈现特异性聚集，拓展了CD98hc的已知分布谱
对照IgG 主要分布于鼻腔粘膜相关淋巴组织等血管渗透性较高区域
技术突破：采用Alexa Fluor 647标记分子，验证荧光标记不影响靶向性（通过深度分层分析（0-1350μm）量化脑部渗透梯度。
02全脑3D成像验证递送优势脑部AI分割重建显示两类ATV均实现深度渗透：
ATVTfR 皮质和海马区分布均匀
ATVCD98hc 在下丘脑弓状核、最后区等室周器官富集，与CD98hc/LAT1高表达区吻合
脊髓成像 显示ATV在灰质区显著富集，而对照IgG仅存在于神经根（脑脊液引流通路）
关键对比：即使将对照IgG剂量提高7倍（100 mg/kg vs 15 mg/kg ATVTfR），其脑实质分布仍局限于软脑膜和血管周隙，证明穿透效率差异非剂量依赖。
03单细胞分辨率定位机制
通过流式分选（FACS）分选Alexa 647+细胞并进行单细胞测序：
对照IgG 99%细胞无信号，仅定位于脉络丛上皮细胞（血-CSF屏障）和脑膜成纤维细胞
ATVTfR 广泛存在于内皮细胞（80%信号位于毛细血管/静脉）、星形胶质细胞和神经元ATVCD98hc 主要分布于小胶质细胞和星形胶质细胞终足（需注意解离过程可能低估）
动脉-静脉轴分析：ATVTfR在毛细血管/小静脉内皮细胞摄取率显著高于动脉，与TfR表达梯度一致。
食蟹猴脑脊髓透明化成像证实：
ATVTfR 在直径<40μm微血管及皮层、下丘脑等区域高渗透
脊髓灰质 呈现显著信号富集，分布模式与人类尸检TfR染色高度相似
技术参数：采用小麦胚凝集素（WGA-Alexa555）标记血管，实现血管半径与药物分布的关联分析。
创新与亮点
01突破血脑屏障成像瓶颈
全器官3D定量：首次实现小鼠全身器官（含脑脊髓）的完整3D药物分布图谱，克服传统切片法的空间信息缺失
跨尺度关联：从整体器官（LSFM）到单细胞（scRNA-seq）的多层级数据关联，阐明BBB穿透的细胞机制
跨物种验证：食蟹猴脑成像证实小鼠模型发现可转化至灵长类
02重新定义抗体递送路径颠覆传统认知：证实静脉注射IgG主要通过CSF旁路进入脑部，无法有效渗透实质
工程化平台优势：ATV通过受体介导穿胞作用实现实质递送，且不受剂量限制
03精准医疗价值
靶向策略优化：为不同神经疾病（如阿尔茨海默症靶向神经元，神经炎症靶向胶质细胞）提供平台选择依据
安全性提升：避免传统抗体在软脑膜血管周沉积（如Aβ抗体引发的ARIA副作用）
总结与展望
本研究通过创新性成像技术体系，系统性阐明TfR/CD98hc靶向载体在中枢神经系统的递送优势：突破血脑屏障限制，实现脑实质细胞的精准递送。该发现为神经退行性疾病治疗提供了新思路——工程化平台可显著提升抗体药物的脑部生物分布效率，且已通过灵长类实验验证转化潜力。
未来需进一步探索不同治疗性载荷（如酶、寡核苷酸）在ATV平台上的递送规律，并优化外周器官选择性以降低脱靶风险。随着临床阶段TfR靶向药物（如DNL310）的推进，该平台有望重塑神经疾病治疗格局。
论文信息声明：本文仅用作学术目的。
Khoury N, Pizzo ME, Discenza CB, Joy D, Tatarakis D, Todorov MI, Negwer M, Ha C, De Melo GL, Sarrafha L, Simon MJ, Chan D, Chau R, Chew KS, Chow J, Clemens A, Robles-Colmenares Y, Dugas JC, Duque J, Kaltenecker D, Kane H, Leung A, Lozano E, Moshkforoush A, Roche E, Sandmann T, Tong M, Xa K, Zhou Y, Lewcock JW, Ertürk A, Thorne RG, Calvert MEK, Yu Zuchero YJ. Fc-engineered large molecules targeting blood-brain barrier transferrin receptor and CD98hc have distinct central nervous system and peripheral biodistribution. Nat Commun. 2025 Feb 20;16(1):1822.
DOI:10.1038/s41467-025-57108-x.