相信大家都听说过肉毒素美容，在1986年，加拿大一位眼科教授发现用来麻痹肌肉神经的肉毒素可以阻断运动神经和肌肉之间信息传导，使肌肉松弛来达到舒展皱纹的效果，对动力性皱纹比较有效。很快，注射肉毒素的美容手术应运而生，并迅速风靡全球。

但是，我们要知道，它还是迄今为止科学家发现的毒性最强的一种生物毒素。肉毒杆菌中毒是一种以肌肉麻痹为特征的严重且可能致命的疾病。病原体肉毒杆菌神经毒素（BoNT）具有进入运动神经元并阻止神经传递的能力。

肉毒杆菌中毒很少见，每年记录不到200例，但这种毒素也是一种潜在的可怕生物武器。目前的治疗方法是抗体混合物（BoNT/A - BoNT/G），可以使血液中的毒素失活，但这种方法不能进入神经。然而，当症状出现时，一些毒素进入神经后，抗体就无法触及了。

近日，在两项独立的研究中，研究人员采取特洛伊木马策略，开发出了无毒形式的肉毒杆菌毒素，然后将抗体搭便车进入神经细胞，然后将致命的肉毒杆菌毒素赶出神经并解除其武装。如果这种疗法对人有效，它将是首个逆转细胞内毒素麻痹作用的疗法，并可能使患者长期不用呼吸机。两篇研究论文同时发表在Science Translational Medicine，并被选为该期的封面。且Science对其深度报道。

利用神经毒素进行药物输送并不是什么新鲜事，但是使用它们递送抗体却是非常直观。

基于嵌合毒素的平台将单域抗体递送

首先，我们来看看第一篇研究论文，美国波士顿儿童医院Min Dong等人通过将BoNT的受体结合结构域与最近发现的BoNT样毒素BoNT/X的膜易位结构域和失活的蛋白酶结构域融合在一起，开发了一种基于嵌合毒素的递送平台，它可以将货物跨过内体膜传递到细胞质。然后通过将抗BoNT/A的单域抗体（纳米抗体）与递送平台融合来创建治疗性蛋白。

图|嵌合的无活性毒素^ciBoNT / XA将针对LC / A的融合纳米抗体传递到神经元中

体外表征表明，纳米抗体被递送到培养的神经元中，并中和了神经元中的BoNT/A。在向小鼠注射了致死剂量的肉毒杆菌毒素，并在麻痹已经开始的9小时后对其进行了治疗。结果表明，在小鼠中施用这种蛋白质可缩短局部肌肉麻痹的持续时间，给予最高治疗剂量的10只小鼠在6小时内可活动，并使小鼠免于致命剂量的BoNT / A的全身毒性，而未经治疗的小鼠呼吸困难。

此外，该小组将修饰的毒素与两个不同的纳米抗体融合，一个针对BoNT / A，另一个针对BoNT / B，产生了一种多价治疗性蛋白质，能够中和小鼠的BoNT / A和BoNT / B，成功地一次性解除了两个常见的肉毒杆菌变种。这些研究为肉毒中毒提供了有效的暴露后治疗，并为靶向胞质蛋白和过程的治疗药物的细胞内递送建立了平台。

图|使用^ciBoNT / XA递送两个纳米抗体以进行BoNT/A和BoNT/B中毒后治疗

无毒衍生物递送抗体

在另一项研究中，纽约大学Konstantin Ichtchenko等人利用肉毒杆菌神经毒素（BoNT）无毒衍生物的结构和运输特性，由单结构域抗体（sdAb; B8）货物融合到C1ad递送载体（形成B8C1ad）组成的精确生物治疗剂，可将功能阻断性单域抗体转运到神经元胞质溶胶中，从而可以抑制BoNT血清型A（BoNT / A1）分子毒性。

图|B8C1ad的设计及对BoNT/A1的体外抑制

对症治疗后，小鼠、豚鼠和非人灵长类动物的肉毒中毒症状减轻。接受治疗的6只猴子在获得毒素后10天都还活着；7只未经治疗的猴子都活不过3.5天。数据表明，在实验模型中，可以利用毒性BoNT衍生物将治疗性蛋白质部分输送到神经元细胞质，在细胞内它们结合并中和细胞内靶点。该平台的推广可能使抗体和其他基于蛋白质的治疗药物能够输送到以前无法到达的神经内靶点。

图|B8C1ad保护SNAP-25免受大鼠皮层神经元的BoNT/A1金属蛋白酶活性

该两个团队都将他们的工程毒素与源自羊驼的微小抗体联系在一起，该抗体可以使毒素失活。与全尺寸抗体相比，纳米抗体可以更容易地工程化以达到细胞中的特定靶标，并且一旦进入体内就可以更好地保持其结构。

有研究人员指出，与只给予相对较小的肉毒杆菌剂量的实验动物相反，人类受害者通常在肠道中有大量的“毒素库”毒素，毒素会在数天或数周内进入血液。因此，即使该方法可行，患者也可能还需要批准的抗毒素治疗以从血液中去除毒素。

据悉，这两个小组都计划改进其产品，并寻求美国FDA的批准，而且人类临床试验也不符合伦理道德，从动物实验结果到获得批准的产品，该实验药物面临漫长而艰难的道路，但这就是开始的地方。

参考文献：

1. Decoy toxin harnessed to fight botulism. Science 2021.

DOI: 10.1126/science.371.6525.113

2. Shin-Ichiro Miyashita, et al., Delivery of single-domain antibodies into neurons using a chimeric toxin–based platform is therapeutic in mouse models of botulism. Science Translational Medicine  06 Jan 2021:

DOI: 10.1126/scitranslmed.aaz4197

3. Patrick M. McNutt, et al., Neuronal delivery of antibodies has therapeutic effects in animal models of botulism. Science Translational Medicine  06 Jan 2021:

DOI: 10.1126/scitranslmed.abd7789