要点总结
- 低频声波显著增强神经元和小鼠中脂质纳米粒子（LNP）的摄取和基因表达，表明一种新型非侵入性药物递送方法。
- 声音刺激调节参与细胞骨架动力学的蛋白质网络，可能改善细胞摄取效率并降低炎症反应。
- 该研究突显了音乐在脑靶向药物递送中的应用潜力，亟需进一步探究其分子机制及临床转化路径。
- 将声音刺激与血脑屏障通透技术（如聚焦超声）结合，有望进一步提升药物递送效率。
一项多国研究团队开展的研究调查了可听声波（以音乐形式呈现，特别是平克·弗洛伊德的《墙上的另一块砖，第一部分》）在增强纳米粒子神经元摄取和脑穿透方面的潜力。
将治疗剂递送至大脑，尤其是神经元，对神经疾病治疗的发展至关重要。研究人员近期引入一种非侵入性方法，使用音乐（具体为平克·弗洛伊德的《墙上的另一块砖，第一部分》）增强脂质纳米粒子（LNP）向小鼠大脑的递送，以验证药物摄取效率是否提升。研究团队对静脉注射信使RNA（mRNA）-LNP并暴露于可听低频声音的小鼠血浆进行质谱（MS）分析，旨在确定声音刺激对参与细胞骨架动力学和细胞摄取的蛋白质网络的调节程度。基于此研究的论文已发表在《控制释放杂志》(1)。
脑部疾病，尤其是阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病，在现代医学治疗中构成重大挑战，主要障碍之一是血脑屏障（BBB）——这一高度选择性屏障限制了多数治疗剂进入大脑(2,3)。脂质纳米粒子（LNP）作为核酸递送的领先平台，通过提供降解保护和促进细胞摄取，在全身基因治疗中展现出潜力，其成功案例可见于mRNA疫苗的应用(4-6)。然而，LNP在脑靶向递送中的应用仍受限于血脑屏障穿透和神经元摄取效率。研究人员已测试多种策略改善LNP脑部递送效果，包括使用转铁蛋白等靶向配体进行表面修饰(7,8)以及受体特异性抗体，后者可通过受体介导的转胞吞作用引导纳米粒子穿越血脑屏障(9-12)。研究团队提出假设：LNP细胞摄取的调节可通过低频可听声波对神经元的机械刺激实现，因此设计了一种非侵入性方案，利用音乐（20 Hz – 20 kHz范围内的可听声波）增强LNP摄取(1)。
本研究中，团队测试了不同频段声波：低频（10-250 Hz）、中频（160-3800 Hz）、高频（1250-22,000 Hz）以及平克·弗洛伊德《墙上的另一块砖，第一部分》的10秒复杂音轨（频谱128-5600 Hz）。研究团队描述该音轨为“大气、温暖且空旷，具有典型前卫摇滚流派的丰富和声。该段落融合贝斯、氛围打击吉他、旋律吉他与混响效果，营造出冥想式空间感，其现场乐器与录音室技术的复杂组合，与实验中使用的合成化声音形成鲜明对比”(1)。
含低频成分的声音在初级皮层神经元中实现显著更高的纳米粒子摄取。具体而言，将初级皮层神经元暴露于低频声波（10-250 Hz）后，LNP摄取和转染效率提升，基因表达水平增加10倍。低频声波常用于机械细胞刺激，这可能解释了特定频率范围对摄取效率的增强作用。在活体实验中，静脉注射mRNA-LNP并暴露于低频声波的小鼠，其脑部mRNA表达水平显著高于对照组，且基因表达集中于中脑和丘脑——这两个区域均参与声音处理和情绪调节。小鼠血浆的质谱分析显示，声音刺激调节了细胞骨架动力学和细胞摄取相关蛋白质的丰度。此外，低频声波暴露调节了小鼠免疫反应：静脉注射LNP后，血液中性粒细胞计数降低，炎症标志物水平可能随之下降。健康志愿者的功能性磁共振成像（fMRI）结果显示，低频可听声波暴露不仅激活经典听觉脑区，还引发额叶、颞叶和枕叶脑区的同步激活(1)。
尽管仍需深入研究，但这一初步概念验证表明：音乐可增强神经元LNP摄取效率及脑部纳米粒子局部分布。科学家指出，有必要更系统地探究音乐在脑靶向药物递送中的作用机制。后续研究应聚焦声音增强细胞摄取的分子路径，针对不同人群、脑区和细胞类型优化声波频率参数。研究团队还提出，将声音刺激与血脑屏障通透技术（例如聚焦超声）结合，可能进一步提升药物递送效率(1)。
参考文献
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- Wu D, Chen Q, Chen X 等. 血脑屏障：结构、调控和药物递送. 《信号转导与靶向治疗》 2023, 8(1), 217
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