实现细胞内无载体货物输送的一种方法是通过施加强脉冲电场使细胞膜瞬时通透。施加电场时,立即产生的效应是在细胞膜上感应出跨膜电压(见词汇表)[1]。如果跨膜电压足够强,细胞膜就会暂时通透,从而允许外源货物进入细胞(图 1 A)。在文献中,术语“电穿孔”和“电通透”经常互换使用,以描述这一物理输送过程。在此过程中感应出的跨膜电压强度可导致细胞不可逆或可逆通透。当旨在输送可诱导细胞功能变化的分子(例如瞬时基因表达或基因组编辑)时,可逆细胞通透是首选。在整个评论中,我们使用术语电转移来描述通过应用电脉冲跨细胞膜(细胞外到细胞内,或反之亦然)的分子转移。
对于大多数药物来说,血脑屏障 (BBB) 限制了药物向大脑的输送,而血脑屏障中 claudin-5 决定着内皮旁收缩。为了绕过 BBB,我们将化合物 M01 确定为 claudin-5 相互作用的抑制剂。M01 会导致 BBB 暂时通透,具体取决于不同细胞培养模型中 3 到 48 小时内小分子的浓度。在小鼠中,大脑对荧光素的吸收在注射 M01 后的前 3 小时内达到峰值,并在 48 小时内恢复正常。与单独的细胞抑制紫杉醇相比,M01 改善了紫杉醇向小鼠大脑的输送,并减少了原位胶质母细胞瘤的生长。M01 与 claudin-5 相互作用的结果被纳入结合模型,该模型表明其芳香部分与 claudin-5 细胞外结构域和相邻跨膜片段的高度保守残基相关联。我们的结果表明了以下作用模式:M01 优先与细胞外 claudin-5 结构域结合,从而削弱粘附细胞之间的反式相互作用。由于内化和转录下调,膜状 claudin-5 水平进一步降低,使小分子能够通过细胞旁路。总之,这里引入的第一个小分子是作为药物增强剂,它特异性地使 BBB 通透足够长的时间,以允许神经药物进入大脑。
胸腺细胞在流式细胞仪缓冲液(PBS中的2%FBS)中表面染色30分钟。样品,并在LSRII流式细胞仪(Becton Dickinson)上获取数据。使用FlowJo软件(Becton Dickinson)分析数据。表面抗体是CD4(克隆GK1.5,BD Biosciences),CD8(克隆53-6.7,Ebiosciences),TCRβ(克隆H57-597,Ebiiosciences)和CCR7(克隆H57-597,CCR7(Clone 4B12,Ebiosciences,Ebiosciences)。细胞使用活/死水荧光反应性染料(分子探针与生命技术,L34963)染色。对于γH2AX实验,根据制造商的建议,将细胞固定并使用FOXP3/转录因子固定试剂盒(EBISoscience 00-5521)进行通透。细胞对γH2AX(抗H2AX(PS139),BD Biosciences,BDB562377)的细胞内染色30分钟,在冰川化缓冲液中冰上进行30分钟,洗涤2倍,并获得上述收购。
时间分辨电子显微镜引起了人们的极大兴趣,可用于研究空间分辨率低于光学衍射极限的超快分子、表面和体积动力学[1–8]。为了实现最佳成像条件,需要精确控制自由电子的发射和传播,这些控制现在也推动了电子-物质相互作用实验[9–14]和显微镜设计[15–18]的进步。对于任何电子显微镜,由于稳定性、相干性以及空间、时间和光谱分辨率之间的权衡,电子发射器和发射机制的选择限制了可实现的成像条件。包含大量电子的短脉冲可用于减少显微镜的曝光时间,并且是生成不可逆动力学的单次图像所必需的,这需要每个脉冲多达 10 9 个电子,但库仑相互作用会展宽大电流脉冲的空间和能量分布,增加像差并降低分辨率[5]。在较长的脉冲中,这些效应会被抑制,大量电子可以在纳秒脉冲包络内传播,同时仍能保持研究相变、反应动力学和蛋白质折叠等过程所需的时间分辨率[19–22]。此外,纳秒脉冲非常适合依赖快速电子门控的仪器,如多通透射电子显微镜[23–25]。这些脉冲可以通过使用光束消隐器及时过滤电子束来产生,也可以通过短激光脉冲触发发射[26]。消隐器通常与连续电子源集成在一起,可以模糊或位移电子束[27]。或者,激光触发需要对电子源进行光学访问,但会引入不同的自由度来控制光发射脉冲的电流、时间持续时间和能量扩展。
时间分辨的电子显微镜在研究以下的空间分辨率下,对超出光学差异极限的空间分辨率的超快分子,表面和散装动力学的研究引起了极大的兴趣[1-8]。要达到最佳的成像条件,需要精确控制自由电子的发射和传播,并且这些控制权现在也可以在电子 - 摩擦相互作用实验[9-14]和显微镜设计方面进步[15-18]。对于任何电子显微镜,电子发射器的选择和发射机制都会限制由于稳定性,相干性和空间,时间和频谱分辨率之间的交易所带来的可实现的成像条件。可以使用大量电子的短脉冲来减少显微镜的暴露时间,并且对于产生不可逆动力学的单拍图像是必不可少的,每脉冲需要多达10 9个电子,但是库仑相互作用范围扩大了空间和能量的高度脉冲,高脉冲的脉冲,增加Aberra-Tions和降低的脉冲[5]。这些效应在较长的脉冲中被压缩,并且大量电子可以在纳秒脉冲包膜内传播,同时仍保持研究过程所需的时间分辨率,包括相变,包括相变,反应动力学,反应动力学和蛋白质折叠[19-22]。此外,纳米脉冲脉冲非常适合依靠电子速度走门控的仪器,例如多通透射电子显微镜[23-25]。这些脉冲可以通过及时用梁覆盖的时间过滤到电子束来产生,也可以通过短激光脉冲触发发射[26]。覆盖物与连续电子源完全集成,并且可以模糊或置换电子束[27]。另外,激光触发需要对电子源的光学访问,但引入了不同的自由度,以控制光脉冲的电流,时间持续时间和能量传播。
目前,神经干预、手术、药物和中枢神经系统 (CNS) 刺激是治疗中枢神经系统疾病的主要方法。这些方法用于克服血脑屏障 (BBB),但它们具有局限性,因此需要开发靶向递送方法。因此,最近的研究集中于时空直接和间接靶向递送方法,因为它们可以减少对非靶细胞的影响,从而最大限度地减少副作用并提高患者的生活质量。使治疗剂能够直接穿过 BBB 以促进递送至靶细胞的方法包括使用纳米药物(纳米颗粒和细胞外囊泡)和磁场介导递送。纳米颗粒根据其外壳组成分为有机和无机类型。细胞外囊泡由凋亡小体、微囊泡和外泌体组成。磁场介导的递送方法包括磁场介导的被动/主动辅助导航、趋磁细菌、磁共振导航和磁性纳米机器人——按其发展时间顺序排列。间接方法增加血脑屏障通透性,使治疗剂到达中枢神经系统,包括化学递送和机械递送(聚焦超声和激光治疗)。化学方法(化学渗透促进剂)包括甘露醇(一种普遍的血脑屏障通透剂)和其他化学物质——缓激肽和 1-O-戊基甘油——以解决甘露醇的局限性。聚焦超声有高强度和低强度两种。激光治疗包括三种类型:激光间质治疗、光动力治疗和光生物调节治疗。直接和间接方法的结合并不像单独使用那样常见,但代表了该领域进一步研究的领域。本综述旨在分析这些方法的优缺点,描述直接和间接递送的联合使用,并提供每种靶向递送方法的未来前景。我们得出结论,最有前途的方法是通过鼻腔到中枢神经系统输送混合纳米药物、有机、无机纳米粒子和外泌体的多种组合,然后通过光生物调节疗法或低强度聚焦超声进行预处理,以此作为将本综述与其他针对中枢神经系统输送的综述区分开来的策略;然而,还需要更多的研究来证明这种方法在更复杂的体内途径中的应用。