动态“舞蹈分子”纳米材料突破血脑屏障，减轻缺血性脑卒中后炎症损伤

研究人员开发出一种由动态“舞蹈分子”构成的可注射纳米材料，脑卒中后无需手术或直接脑部注射，通过静脉输注即可给药。

新型纳米材料可穿过血脑屏障，减轻最常见类型脑卒中后的损伤性炎症。

当有人突发脑卒中时，医生必须迅速恢复脑部血流以挽救生命。然而，血流的突然恢复也可能引发有害级联反应，损伤脑细胞、诱发炎症，并增加永久性残疾风险。

美国西北大学的研究人员现已研发出一种可注射再生纳米材料，旨在血流恢复后的这一关键时期保护大脑。

在一项新的临床前研究中，科学家在缺血性脑卒中小鼠模型（最常见的脑卒中类型）中，于再灌注后立即给予单次静脉注射该疗法。该疗法能够跨越血脑屏障（这一障碍阻碍了许多疗法抵达脑组织）并促进修复。接受治疗的小鼠脑部损伤显著减轻，且主要器官未出现副作用或毒性迹象。

相关研究结果发表于《神经治疗学》（Neurotherapeutics）期刊，表明该方法最终可与现有脑卒中疗法联合使用，通过减轻继发性损伤助力康复。

“当前临床治疗方案完全聚焦于血流恢复，”共同通讯作者、西北大学范伯格医学院神经病学（神经危重症医学）与病理学副教授、西北大学神经血管炎症实验室联合主任、西北医学神经危重症医师阿尤什·巴特拉（Ayush Batra）博士表示，“任何能促进神经元修复并最大程度减少损伤的疗法都将极具价值，但这一‘圣杯级’疗法尚未问世。本研究前景广阔，因为它为我们开发此类技术和疗法以满足这一未被满足的需求指明了方向。”

这种新型可注射疗法基于超分子治疗肽（STPs）技术，该技术由西北大学研究员塞缪尔·I·斯塔普（Samuel I. Stupp）研发。在2021年发表于《科学》（Science）期刊的一项研究中，一种相关的STP疗法因单次注射到严重脊髓损伤部位后能逆转小鼠瘫痪并修复组织，被昵称为“舞蹈分子”而备受关注。最新研究表明，类似的动态分子组装体可通过血液递送，无需手术或直接脑部注射。

https://youtube.com/shorts/d9qy8VOmhS8

这段视频实时展示了注射后24小时内，免疫细胞（红色显示）涌入缺血性脑卒中损伤区域的过程。肽类疗法（蓝色）成功穿过血脑屏障（红色）。小胶质细胞（绿色）被激活并围绕在疗法周围，表明免疫反应增强。

“本研究最具前景的方面之一是，我们证明了这种在脊髓损伤治疗中展现出惊人潜力的治疗技术，如今可开始应用于脑卒中模型，且能够全身递送，”共同通讯作者、西北大学董事会材料科学与工程、化学、医学及生物医学工程教授斯塔普表示，“这种全身递送机制及跨越血脑屏障的能力是一项重大进展，也可能用于治疗创伤性脑损伤和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等神经退行性疾病。”

斯塔普同时担任再生纳米医学中心创始主任，任职于麦考密克工程学院、温伯格文理学院和范伯格医学院。

模拟真实世界脑卒中治疗的研究

巴特拉指出，急性缺血性脑卒中占美国所有脑卒中病例的80%，是一种毁灭性疾病，也是全球发病率和死亡率的主要原因之一。缺血性脑卒中由血栓阻塞脑部血流引发。医生通过注射“溶栓”药物或使用器械手术取栓来开通血管。

严重脑卒中可导致永久性严重残疾，影响患者生活质量、重返工作岗位的能力以及与家人和社会互动的能力。

“这不仅给患者带来巨大的个人和情感负担，也给家庭和社区带来经济负担，”他说，“通过一种可能有助于恢复功能并最大程度减少损伤的疗法来降低残疾程度，将产生强大的长期影响。”

巴特拉表示，该研究结果对未来临床应用具有重要意义，因为科学家在一种紧密模拟真实世界缺血性脑卒中治疗的小鼠模型中测试了该方法。他们首先阻断血流以模拟严重缺血性脑卒中，然后恢复血流（这一过程称为再灌注），与医生对缺血性脑卒中患者进行的急性血流恢复治疗一致。

该动画展示了较小的肽组装体穿过血脑屏障后形成较大纳米纤维的假设过程。这一现象可能产生更强的治疗效果。

科学家对小鼠进行了7天监测，未观察到任何显著副作用或生物相容性问题（如毒性或免疫系统排斥）。他们使用先进的成像技术（如实时活体颅内显微镜）确认疗法定位于脑卒中损伤部位。与未接受治疗的小鼠相比，接受“舞蹈分子”治疗的小鼠脑组织损伤显著减轻，炎症迹象减少，过度且具有损伤性的免疫反应迹象也有所降低。

斯塔普表示，该疗法具有再生促进和抗炎特性，这两者共同促成了积极结果。

“血栓形成后会积聚有害分子，当你突然移除血栓时，所有这些‘坏分子’会释放到血液中，造成额外损伤，”斯塔普说，“但舞蹈分子自身具有一定的抗炎活性，可抵消这些影响，同时帮助修复神经网络。”

可调节浓度的动态“舞蹈分子”

斯塔普“舞蹈分子”突破性疗法的核心在于调节分子的集体运动，使其能够找到并有效结合不断移动的细胞受体。该疗法发出信号，促进神经细胞自我修复。例如，它可以帮助神经纤维（称为轴突）再生并与其他神经细胞重新连接，恢复失去的信号传递。这一过程称为可塑性，即大脑和脊髓在损伤后能够适应并重建连接。

在先前的研究中，科学家将舞蹈分子以液体形式注射，用于治疗脊髓损伤时，该疗法会立即凝胶化，形成复杂的纳米纤维网络，模拟脊髓致密的细胞外基质。通过匹配基质结构、模拟生物分子运动并整合受体信号，这种合成材料能够与细胞进行通讯。

在这项新研究中，科学家降低了超分子肽组装体的浓度，以防止疗法进入血液时可能发生的凝血。较小的肽聚集物可轻松穿过血脑屏障。斯塔普表示，一旦足够多的分子穿过血脑屏障，脑组织中就会形成更大的纳米纤维组装体，产生更强的治疗效果。

“在这项脑卒中研究中，我们选择了我们拥有的分子结构最具动态性的疗法之一，以便超分子组装体更有可能穿过血脑屏障，”斯塔普说。

优化治疗靶向性

巴特拉表示，看似有效的疗法无法穿过血脑屏障这一问题几十年来一直困扰着神经科学领域。这种新疗法可能会改变这一现状。

巴特拉指出，当医生为脑卒中患者急性恢复脑部某一区域的血流时，局部血脑屏障通透性会增加，自然形成一个短暂的“窗口”，为治疗干预提供了机会。

“再加上一种更易穿过血脑屏障的动态肽，你就真正优化了疗法抵达目标部位的概率，”巴特拉说。

后续研究方向

巴特拉表示，未来的研究需要评估这种治疗是否能支持长期的功能恢复。例如，许多脑卒中患者在发病后的一年内会出现显著的认知衰退。这种新疗法旨在解决这种继发性损伤，但相关研究需要更长的随访期和更复杂的行为测试。

此外，该团队有意测试是否可以在治疗肽中加入额外的再生信号，以获得更好的治疗效果。

参考文献： “Toward development of a dynamic supramolecular peptide therapy for acute ischemic stroke” by Zijun Gao, Luisa Helena Andrade da Silva, Zhiwei Li, Feng Chen, Cara Smith, Zoie Lipfert, Ryan Martynowicz, Erika Arias, William A. Muller, David P. Sullivan, Samuel I. Stupp and Ayush Batra, 8 January 2026, Neurotherapeutics.