纳米粒子通过无线脑刺激恢复帕金森氏症神经元

帕金森病（PD）是第二常见的神经退行性疾病，主要特征是运动功能障碍。其病理特征是α-突触核蛋白（α-syn）异常聚集成不溶性纤维和路易体，导致中脑黑质多巴胺能神经元退化和死亡

为了改善患者的运动症状，一种常见的临床方法，深部脑刺激（DBS），涉及将电极植入特定的大脑区域，通过直接电刺激调节神经元活动

尽管DBS提高了神经元调节的效率，但其侵入性可能会导致认知能力下降和情绪障碍，如抑郁和焦虑。新开发的非侵入性技术，如经颅直流电刺激和经颅磁刺激，可以提高皮质的兴奋性，但受到穿透深度和空间分辨率不足的限制

在《科学进展》发表的一项研究中，中国科学院国家纳米科学技术中心（NCNST）陈春英教授领导的一个研究小组设计了一种名为ATB-NPs的无线光热DBS纳米系统

该系统通过直接刺激神经元中热敏TRPV1受体的内源性表达，实现了对退化神经元的精确调节，为PD和其他神经退行性疾病的治疗提供了新的见解

该系统由三个核心模块组成：用于激活热敏TRPV1离子通道的光热转换模块（金纳米壳，AuNS），特异性靶向TRPV1高表达多巴胺能神经元的靶向模块（TRPV1抗体），以及与α-突触核蛋白非淀粉样蛋白-β组分的疏水结构域结合的降解模块（β-syn肽，含有近红外响应接头），从而降解α-syn原纤维

使用α-syn原纤维诱导的PD模型，研究人员旨在通过无线DBS纳米系统恢复中脑黑质中退化的多巴胺能神经元

将ATB NP立体定向注射到PD小鼠的黑质中后，ATB NP通过TRPV1抗体锚定在多巴胺能神经元的表面。在808nm脉冲近红外激光照射下，它们充当纳米天线，将光转化为热量以激活热敏TRPV1受体，导致Ca2+内流和动作电位的产生

此外，它们还释放β-syn肽，通过激活伴侣介导的自噬途径，清除α-syn聚集体，减少病理纤维。最终，ATB NP恢复了多巴胺能神经元的相互作用网络及其多巴胺释放能力，改善了PD小鼠的运动功能

这种无线DBS纳米系统主要有三个优点：它利用黑质多巴胺能神经元中内源性表达的TRPV1受体，消除了植入神经电极或基因操纵的需要；通过整合近红外激光技术，它能够对特定脑区的退化神经元进行精确的时空调制；无线DBS纳米系统展现出卓越的生物安全性 More information: Junguang Wu et al, A nanoparticle-based wireless deep brain stimulation system that reverses Parkinson's disease, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.ado4927

Journal information: Science Advances