李聚学课题组首次发现铁蛋白纳米载体包裹的ATP能够穿越血睾屏障并增强精子活力

时间:2022-05-06浏览:719

20223月,南京医科大学李聚学教授团队在纳米材料领域顶级期刊《ACS Nano》发表题为《Ferritin-Nanocaged ATP Traverses the Blood-Testis Barrier and Enhances Sperm Motility in an Asthenozoospermia Model》的研究论文。首次发现铁蛋白纳米载体可穿越血睾屏障,有望成为未来临床治疗弱精子症应用的药物递送系统。

全球约有12-15%的夫妇存在生育问题,其中约40%的不孕不育症病例与男性生殖系统问题有关。近年来,随着生活压力增加、不良生活习惯、环境污染及食品安全等问题,非遗传因素的男性不孕症逐渐增多,男性精子质量逐渐下滑,治疗男性不育症成为越来越迫切的问题。弱精子症是导致男性不育的重要因素。虽然已有研究发现体外添加ATP可增强精子活力促进体外受精率。但由于缺乏合适的载药工具来穿越血睾屏障(BTB),体内靶向治疗进展缓慢。李聚学教授团队发现一种可穿越血睾屏障的纳米载体,利用其携带药物可靶向治疗弱精子症。

在该研究中,研究人员通过尾静脉注射Cy5.5标记的铁蛋白纳米载体(HFn)后,HFn在小鼠的睾丸组织中发现富集,且富集到长形精子头部,在体外构建的BTB模型中,HFn可穿越BTB,且穿越的HFn保持结构的完整性,与溶酶体标志物共染的结果也说明了HFn未被溶酶体吞噬保持了结构的完整性。进一步探究HFn穿越BTB的机制发现,HFn与铁蛋白受体(HFR)在睾丸组织中共定位,HFR与精子顶体的标志物PNA共定位。HFn穿过BTB通过HFR介导,并在HFR高表达的精子头部富集。利用HFn包裹的ATP治疗棉酚诱导的弱精子症小鼠,结果发现小鼠的精子前向运动性显著增加。此外,纳米材料的毒性是阻碍其临床应用的至关重要因素,研究人员对HFn纳米载体的毒性,特别是生殖毒性进行了系统的评估,结果发现HFn纳米载体对小鼠机体和生殖健康均无毒副作用。

本试验的创新点是首次发现HFn纳米载体可穿越BTBHFn@ATP可用作治疗弱精子症的药物,HFn纳米载体有望成为未来临床治疗弱精子症应用的药物递送系统。

南京医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系博士研究生庞静、冯旭和硕士研究生郑筱艳、段怡曼以及中科院生物物理研究所梁倩博士为共同第一作者,南京医科大学基础医学院生物化学与分子生物学系李聚学教授、中科院生物物理研究所高利增教授和范克龙教授为共同通讯作者。

该研究获得国家重点研发计划、国家自然科学基金及国家高层次青年人才项目的资助,并得到江苏省双创人才的支持和帮助。

原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.1c10029

 

(供稿/李聚学课题组;审核/高威)


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