本研究由香港中文大学生物医学工程系的Leo Kit Cheung Lee、Lok I Leong、Moldir Shyngys、Qianqian Bai、Ying Lam Lui、Can Cui、Shaorui Liu、Yu Xiao、Cecilia Ka Wing Chan、Wing-Hoi Cheung、Kin Ming Kwan、Ho Yin Edwin Chan及Chung Hang Jonathan Choi等人合作完成，通讯作者为Chung Hang Jonathan Choi。论文发表于*ACS Nano*期刊2026年第20卷，题为“Small Gold Nanoparticles Alleviate Huntington’s Disease via Modulating p38α Mitogen-Activated Protein Kinase and Pyruvate Dehydrogenase Kinase 1”。

亨廷顿病（Huntington’s disease, HD）是一种致命的神经退行性疾病，以纹状体和皮层神经元进行性丢失为特征，导致运动协调障碍，并伴随由激活的小胶质细胞介导的神经炎症。目前尚无获批的疾病修饰疗法，现有药物如丁苯那嗪仅能缓解症状。以往基于反义寡核苷酸等策略的疾病修饰候选药物因获益风险比不佳而遭遇临床挫折。纳米颗粒作为脑部递送载体在HD治疗中崭露头角，但传统三组分纳米颗粒（载体、药物、靶向配体）通常粒径超过100纳米，易被肝脏截留并在脑细胞外基质中扩散受限。因此，开发一种能够穿越脑屏障、避免肝肾清除并具有自身治疗活性的小尺寸纳米颗粒是亟待解决的科学问题。

本研究的核心流程可概括为纳米颗粒的制备与表征、脑部递送效率的评估、动物行为学疗效验证、以及分子机制解析四个阶段。研究者首先合成了两种不同金核直径（3纳米和13纳米）的聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG）包覆金纳米颗粒，分别命名为Au3@PEG1k NP和Au13@PEG1k NP，其整体水动力直径分别约为11纳米和23纳米。通过Ellman’s试验和热重分析证实了致密的PEG修饰层（每平方纳米金表面超过3.5条PEG链）。两种纳米颗粒在人工脑脊液和50%胎牛血清中37°C孵育24小时后保持稳定，且对SK-N-MC神经母细胞瘤细胞和bEnd.3脑内皮细胞无细胞毒性。

在脑部递送评估中，研究者通过尾静脉注射将两种纳米颗粒注入R6/2转基因HD小鼠（该模型过表达人突变亨廷顿蛋白外显子1片段），金剂量固定为每只动物700微克。电感耦合等离子体质谱分析显示，Au3@PEG1k NP的血液循环半衰期约为35小时，长于Au13@PEG1k NP的约15小时。从第6周（HD症状早期）到第10周（接近晚期），Au3@PEG1k NP的脑内积累量持续高于Au13@PEG1k NP，而在第4周（症状前期）两者无显著差异。肝脏中Au13@PEG1k NP的积累量高于Au3@PEG1k NP，与药代动力学数据一致。在组织层面，Au3@PEG1k NP在海马、皮层、纹状体和小脑等多个脑区的积累均优于Au13@PEG1k NP。进一步比较HD小鼠与同龄健康野生型小鼠发现，从第6周到第10周，Au3@PEG1k NP在R6/2小鼠脑内的积累量进行性高于健康小鼠，表明其对HD脑具有选择性递送能力。伊文思蓝染色和紧密连接蛋白ZO-1的Western blot分析提示R6/2小鼠血脑屏障存在轻度渗漏，但利用三种体外血脑屏障模型（小鼠bEnd.3细胞Transwell、人HCMEC/D3细胞Transwell、人胚胎干细胞诱导的脑微血管内皮细胞微流控芯片）进行药理学抑制实验发现，非律平（caveolin介导内吞抑制剂）和叠氮钠（能量依赖性摄取抑制剂）分别使纳米颗粒的屏障渗透率降低31%至58%和56%至98%，证明主动细胞转运在血脑屏障穿透中起关键作用。体内注射非律平同样减弱了Au3@PEG1k NP的脑内积累。共聚焦反射成像显示纳米颗粒在皮层和纹状体的内皮细胞中大量定位（Manders’系数约0.9），并在神经元（NeuN阳性）和激活的小胶质细胞（Iba1阳性）中检测到中等程度的共定位（Manders’系数约0.4）。此外，在脉络丛中也检测到金含量，提示血-脑脊液屏障可能是另一条入脑途径。

在疗效验证阶段，研究者对第6至第10周的R6/2小鼠进行每周一次尾静脉注射Au3@PEG1k NP，以70千道尔顿葡聚糖纳米颗粒（粒径相近）作为阴性对照，以每日腹腔注射丁苯那嗪作为阳性对照。转棒实验显示，单次注射Au3@PEG1k NP一周后即可将运动缺陷改善约50%；至第11周时，反复注射纳米颗粒使运动缺陷改善达67%，疗效与丁苯那嗪相当，而葡聚糖对照组无改善。旷场实验中，Au3@PEG1k NP治疗组的总行走距离延长约40%，与丁苯那嗪组相似。通过手动计数皮层和纹状体共700个细胞，发现92%的神经元和78%的小胶质细胞含有金反射信号，证明纳米颗粒已从脑屏障进入脑实质。免疫组化显示Au3@PEG1k NP治疗减少了神经元内突变亨廷顿蛋白聚集体的形成。在长期观察中，Au3@PEG1k NP延长了R6/2小鼠的生存期（P值为0.047），且至第24周时脑内金含量较第11周显著下降，提示纳米颗粒可被逐渐清除。细胞因子谱检测发现仅3种趋化因子和2种细胞因子轻度上调，主要器官功能和组织形态未见显著异常，表明长期全身毒性有限。

分子机制解析采用了无偏蛋白质组学和激酶组学筛选策略。蛋白质组学比较Au3@PEG1k NP治疗组与未治疗组R6/2小鼠脑组织发现52个差异表达蛋白，其中氧化磷酸化通路是最显著富集的KEGG通路，涉及细胞色素c氧化酶亚基（COX4I1、COX5A、COX5B、COX6B1、COX7C、MTCO2）和NADH脱氢酶亚基（NDUFB11、NDUFS6）等蛋白的上调。ATP生成量和NAD+/NADH比值在皮层和纹状体中均升高，脂质过氧化标志物4-羟基壬烯醛和丙二醛水平下降，证实氧化磷酸化功能得到恢复。激酶组学筛选281种激酶后发现Au3@PEG1k NP对16种激酶的抑制率超过85%，其中7种与HD相关。最受关注的靶点为p38α（MAPK14）、PDK1和MKK6，其半数抑制浓度分别为0.789、2.42和3.62纳摩尔，显著低于葡聚糖对照。Western blot证实Au3@PEG1k NP在HD小鼠皮层和纹状体中抑制p-p38α和p-PDH（PDK1的下游靶点）的表达。分别使用p38α抑制剂和PDK1抑制剂二氯乙酸也能改善R6/2小鼠的运动功能，进一步验证了这两个激酶作为治疗靶点的合理性。p38α和PDK1均与细胞焦亡通路相关，Au3@PEG1k NP处理可降低NLRP3炎症小体、裂解的gasdermin D和caspase 1活性，并减少促炎细胞因子IL-1β、TNF-α、IL-4和IL-6的水平，表明纳米颗粒通过抑制焦亡介导的细胞死亡和神经炎症发挥治疗作用。

本研究的结论是：约11纳米的PEG包覆金纳米颗粒能够选择性聚集于HD脑组织，穿越脑屏障进入皮层和纹状体的神经元和小胶质细胞，通过激活氧化磷酸化通路、抑制p38α磷酸化和PDK1活性、阻断焦亡来改善运动功能并延长生存期，且无显著长期毒性。该研究的意义在于首次从分子层面阐明金纳米颗粒治疗HD的三级机制——通路（氧化磷酸化）、靶点（p38α和PDK1）和细胞死亡方式（焦亡），超越了以往仅描述金纳米颗粒抗炎抗氧化特性的现象学报道。应用价值方面，这种无需装载化学或生物药物的“自治疗性”纳米颗粒为HD的疾病修饰治疗提供了新范式，其小尺寸设计策略对脑部纳米药物递送具有普遍指导意义。

本研究的亮点主要包括：第一，发现11纳米Au3@PEG1k NP可在无靶向配体和无治疗药物负载的情况下自身发挥抗HD疗效，简化了纳米药物设计；第二，揭示了金纳米颗粒通过抑制p38α和PDK1激酶活性、上调氧化磷酸化并抑制焦亡的全新分子机制；第三，证实纳米颗粒在HD脑中的选择性积累与疾病阶段相关，且长期观察显示其可被逐步清除而全身毒性有限；第四，联合使用蛋白质组学和激酶组学筛选策略，实现了从表型到靶点的系统解析。值得注意的是，研究者也指出了R6/2模型的局限性，如突变亨廷顿蛋白仅为外显子1片段、疾病进展过快导致长期毒性观察受限等，并建议未来在表达全长突变亨廷顿蛋白的敲入小鼠模型（如HDHQ150和CAG140 KI）中进一步验证疗效和安全性。