多機能ナノキャリアを用いたβアミロイド変換酵素1 shRNAとエピガロカテキン-3-ガレートの脳内共投与によるアルツハイマー病治療への応用

Brain-targeted co-delivery of β-amyloid converting enzyme 1 shRNA and epigallocatechin-3-gallate by multifunctional nanocarriers for Alzheimer's disease treatment.

• Lijie Lv
• Fan Yang
• He Li
• Jiuli Yuan

抄録

アルツハイマー病（AD）は、進行性の記憶障害や認知機能障害が特徴的な疾患です。我々は、アルツハイマー病の治療法として、エピガロカテキン-3-ガレート（EGCG）とβサイトアミロイド前駆体タンパク質（APP）切断酵素1アンチセンス（BACE1-AS）shRNAをコードしたプラスミドを開発しました。プラスミドは、RVG29ペプチドを標的とした多機能ナノ粒子（NP）（REGS-PN）に担持された。重合体NPは、フローサイトメトリー、生体適合性アッセイ、薬物動態分析、ウェスタンブロット分析、およびモリス水迷路（MWM）試験によって特徴付けられた。静脈内投与後の血漿および脳内NP蓄積の違いは、血流中のEGS-PNおよびREGS-PNのための有意に長い循環時間を示した。対照的に、遊離EGCGは急速に循環から排除された。REGS-PMは正常に血液脳関門を通過し、非標的化NPと遊離EGCGの両方と比較して脳内に高濃度で存在していた。APPswe/PS1dE9二重トランスジェニックマウス（APP/PS1マウス）へのREGS-PN投与は、相乗的な治療活性を示す、アミロイドβ形成の鍵となる酵素（BACE1）とアミロイドβのダウンレギュレーションをもたらした。MWM試験の結果、治療遺伝子とEGCG（REGS-PN）の同時投与により、APP/PS1マウスおよび野生型マウスの空間学習・記憶能力が、EGCGを投与しない群と比較して顕著に改善されることが明らかになりました。以上の結果から、治療遺伝子（shRNA）とEGCGを多機能ナノキャリアに導入することで、脳内でより高い治療濃度が得られる可能性があり、AD治療のための優れた戦略となる可能性があることが示唆されました。

Progressive memory loss and cognitive dysfunction are hallmark clinical features of Alzheimer's disease (AD). As a possible treatment for AD, we developed an epigallocatechin-3-gallate (EGCG) and β-site amyloid precursor protein (APP) cleaving enzyme 1 antisense (BACE1-AS) shRNA-encoded plasmid. The plasmid was loaded on to RVG29 peptide-targeted multifunctional nanoparticles (NPs) (REGS-PN). The polymeric NPs were characterized by flow cytometry, biocompatibility assay, pharmacokinetic analysis, Western blot analysis, and the Morris water maze (MWM) test. The differences in plasma and brain NP accumulation following intravenous administration showed a significantly longer circulation time for EGS-PN and REGS-PN in the blood stream. In contrast, free EGCG was rapidly eliminated from the circulation. REGS-PM successfully travelled through the blood-brain barrier and was present at a higher concentration in the brain compared with both non-targeted NPs and free EGCG. REGS-PN administration to APPswe/PS1dE9 double transgenic mice (APP/PS1 mice) resulted in downregulation of the key enzyme in amyloid-β formation (BACE1) and amyloid beta, indicating synergistic therapeutic activity. The MWM test revealed that simultaneous delivery of a therapeutic gene and EGCG (REGS-PN) remarkably improved the spatial learning and memory capabilities of APP/PS1 mice as well as wild type mice compared with the free EGCG-treated group. With these results, we propose that co-delivery of a therapeutic gene (shRNA) and EGCG in a multifunctional nanocarrier could achieve higher therapeutic concentrations in the brain and could be an excellent strategy for AD treatment.

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