吉训明院士、周陈副教授团队Biomaterials发文,揭示脑静脉窦血栓诊断治疗新靶点
脑静脉系统容纳脑组织近70%的血容量,在维持正常脑灌注方面发挥至关重要的作用。脑静脉血栓形成(CVT)是由多种原因引起的硬脑膜窦、皮层静脉、深静脉等颅内静脉系统的血栓形成,以脑静脉回流受阻、颅高压为特征,以头痛、视物模糊、癫痫、局灶性神经功能障碍等为临床表现的特殊类型脑血管病1,2。CVT好发于青年人群,男女比例可达1:3.53,早期诊断困难,误诊或漏诊率高达73%4-6。血栓主要由胶原蛋白、组织因子、凝血酶、纤维蛋白以及其他成分共同构成,这些成分共同刺激局部血小板活化和纤维连接蛋白(FN1)复合物的形成7、8。
与以血小板为主的动脉血栓不同,静脉血栓主要由纤维蛋白和红细胞构成,血小板活化程度较低9。因此,抗凝治疗尤其是低分子肝素(LMWH)成为静脉血栓形成的主要治疗策略。作为静脉血栓栓塞的标准初始治疗药物,LMWH全身给药可在急性期抑制血栓生长,在慢性期预防血栓复发。然而,LMWH存在靶向性差、半衰期短、出血风险高等局限,其非特异性分布和全身毒性严重制约长期临床应用。因此,精确控制LMWH的特异性和定位仍面临重大挑战。
近期,首都医科大学吉训明院士与周陈副教授团队在Biomaterials杂志(IF=12.9)上发表题为“The FN1-targeted delivery of low-molecular-weight heparin to venous clots revolutionizes thrombosis treatment in CVT”的研究论文。该研究基于蛋白质组学发现FN1作为脑静脉窦血栓的特异性靶点,进而构建FN1靶向肽修饰的LMWH纳米递送系统,显著增强抗凝疗效并降低出血风险,为静脉血栓的精准治疗提供新策略。
研究团队首先对CVT患者的配对血浆和血栓样本进行了蛋白质组学分析,GSEA富集分析显示,ECM-Receptor Interaction通路(NES=1.63,P=0.01)在CVT患者的血栓组织中显著激活。基于该通路差异表达蛋白构建的PPI网络进一步识别出ITGB1(PPI评分=19)、ITGB3(PPI评分=20)和FN1(PPI评分=21)三个关键调控蛋白,其中FN1评分最高(图1)。基于上述理论分析,FN1是靶向血栓治疗CVT的最具潜力的靶点。
图1 急性CVT患者血浆和血栓的蛋白质组学分析
为开发能够快速且特异性靶向血栓中FN1的纳米递送系统,本研究选用对血栓部位富集的FN1具有高亲和力的CREKA肽作为靶头,成功制备CREKA修饰的LMWH的纳米脂质体(CREKA-LMWH NPs)与未修饰对照组(LMWH NPs)。在CVT小鼠模型中,活体荧光成像显示注射24小时后,上矢状窦(SSS)区域CREKA-LMWH NPs能通过CREKA特异性靶向FN1,结合纤维蛋白并聚集于SSS血栓区域。此外,组织切片验证CREKA-LMWH NPs的血栓结合能力显著优于非靶向组(图2),表明CREKA-LMWH NPs在FN1富集的血栓部位具有比LMWH NPs更卓越的靶向亲和能力。
图2 CREKA-LMWH NPs对脑静脉窦血栓的靶向能力显著高于LMWH NPs
为了进一步评估CREKA-LMWH NPs对CVT小鼠的治疗效果,研究者通过激光散斑对比成像、MRI/T2WI、NSS评分和生存分析等多维度验证发现,与游离LMW和LMWH NPs治疗的CVT小鼠相比,CREKA-LMWH NPs治疗组小鼠脑血流恢复更显著、梗死体积更大程度减小、神经功能明显改善、生存期延长。并且,CREKA-LMWH NPs表现出更强的抗血栓效率(图3),提示CREKA-LMWHNP具有卓越的治疗效果,能显著增强LMWH的治疗效益。
图3 CREKA-LMWH NPs可提高治疗效果,抑制脑静脉窦血栓形成
更重要的是,研究人员通过离体成像和全组织3D成像,检测了LMWH NPs与CREKA-LMWH NPs对CVT患者脑静脉窦血栓的靶向结合能力。结果显示,更多的CREKA-LMWH NPs与血栓结合——这些脂质体能够渗透并结合于血栓内部,尤其集中于血栓扩增最活跃的头端和尾端;而较少的LMWH NPs与血栓结合(图4)。该结果证实,通过CREKA-LMWH NPs实现LMWH的靶向递送,能显著提高静脉血栓患者血栓靶向的特异性和有效性。
图4 CREKA-LMWH NPs高效靶向人脑静脉窦血栓并抑制静脉血栓形成
图5 CREKA-LMWH NPs结合CVT小鼠血栓的头端和尾端,抑制脑静脉窦血栓形成
综上所述,本研究综合利用临床血栓标本、动物模型、蛋白组学与分子生物学技术,首次基于急性CVT患者新鲜血栓中FN1制备了CREKA-LMWH NPs,系统验证其治疗潜力。该递送系统在血栓部位表现出显著富集效果(图5),其富集能力明显优于缺乏靶向机制的LMWH NPs。通过CREKA介导的特异性识别活性血栓局部富集的FN1,增强靶向性并延长半衰期,从而克服传统LMWH的临床应用瓶颈。本研究不仅为CVT提供了一种高效安全的精准治疗策略,更展示了从临床靶点发现到药物设计与验证的完整转化路径,对推动脑静脉窦血栓的精准诊治具有重要科学意义与临床价值。
[1]SILVIS S M, DE SOUSA D A, FERRO J M, et al. Cerebral venous thrombosis [J]. Nat Rev Neurol, 2017, 13(9): 555-65.
[2]ROPPER A H, KLEIN J P. Cerebral Venous Thrombosis [J]. N Engl J Med, 2021, 385(1): 59-64.
[3]COUTINHO J M, FERRO J M, CANHAO P, et al. Cerebral venous and sinus thrombosis in women [J]. Stroke, 2009, 40(7): 2356-61.
[4]FERRO J M, CANHAO P, STAM J, et al. Delay in the diagnosis of cerebral vein and dural sinus thrombosis: influence on outcome [J]. Stroke, 2009, 40(9): 3133-8.
[5]FERRO J M, LOPES M G, ROSAS M J, et al. Delay in hospital admission of patients with cerebral vein and dural sinus thrombosis [J]. Cerebrovascular diseases, 2005, 19(3): 152-6.
[6]SAPOSNIK G, BARINAGARREMENTERIA F, BROWN R D, JR., et al. Diagnosis and management of cerebral venous thrombosis: a statement for healthcare professionals from the American Heart Association/American Stroke Association [J]. Stroke, 2011, 42(4): 1158-92.
[7]A. Zenych, L. Fournier, C. Chauvierre. Nanomedicine progress in thrombolytic therapy. Biomaterials, 258 (2020), Article 120297.
[8]R. Mi, H. Cheng, R. Chen, B. Bai, A. Li, F. Gao, et al. Effects and mechanisms of long-acting glucagon-like peptide-1 receptor agonist semaglutide on microglia phenotypic transformation and neuroinflammation after cerebral ischemia/reperfusion in rats. Brain circulation, 10 (2024), pp. 354-365.
[9]Pawlowski CL, Li W, Sun M, Ravichandran K, Hickman D, Kos C, et al. Platelet microparticle-inspired clot-responsive nanomedicine for targeted fibrinolysis. Biomaterials. 2017;128:94-108.
吉训明 院士
首都医科大学、中国医学科学院北京协和医学院
中国工程院院士,首都医科大学校长,中国医学科学院北京协和医学院院校长,主任医师、教授、博士生导师。
主要从事脑卒中筛查与防治工作、急性脑梗死溶栓与神经保护治疗研究、慢性脑缺血的适应保护治疗研究和脑静脉病变的诊断与治疗研究。
以通讯作者在N Engl J Med、Lancet、Nature等期刊发表SCI论文318篇,被引18600余次,H指数67,连续5年入选Elsevier中国高被引学者;获发明专利和软著等授权104项,国家科技进步二等奖2项、省部级科技进步一等奖4项、何梁何利基金科学与技术进步奖、吴阶平医药创新奖和全国创新争先奖等。
周陈 副教授
首都医科大学宣武医院
医学博士,副教授,硕士生导师。
担任首都医科大学脑重大疾病研究中心“脑静脉病变实验室”PI,首都医科大学宣武医院脑心病学中心主治医生,负责吉训明院士团队脑静脉病变相关的基础研究和临床工作,主持国家科技重点研究计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金等研究项目5项,以第一作者或通讯作者身份在Biomaterials、Nature Communications、Brain等国际期刊上发表论文30余篇,执笔发表国内《头颈静脉回流障碍诊治中国专家共识》诊治规范1部,副主编《脑静脉系统疾病诊断和介入治疗》专著1部,授权发明专利2项,实用新型专利1项。

评论

推荐内容
