多巴胺能神经元是中枢神经系统的重要神经递质--多巴胺的主要来源，投射到神经网络中的其它脑区，进而调控我们的运动、奖赏-激励、学习记忆、情绪等关键性神经功能。随着人口老龄化的加剧，帕金森病或阿尔茨海默病等神经退行性疾病的患病率迅速上升。大脑黑质区的多巴胺能神经元在纹状体中形成密集的神经投射，纹状体负责协调低级和高级运动。帕金森病（Parkinson’s Disease）主要源于多巴胺能神经元退化及死亡，引起纹状体多巴胺分泌水平的显著下降，临床表现为静止性震颤、运动迟缓等症状。如何恢复退行性多巴胺能神经元的功能在神经科学领域仍是巨大的挑战。药物治疗、手术工具、基因疗法和神经移植在治疗顽固性帕金森病方面依然存在副作用明显和长期疗效差的问题。

酪氨酸羟化酶是多巴胺生物合成中的起始酶和限速酶，负责在多巴胺能神经元中催化合成多巴胺。细胞内高的氧化压力导致酪氨酸羟化酶活力的显著丧失，内源性铁的失调也会导致多巴胺能神经元的功能退化或死亡。神经黑色素（Neuromelanin）是细胞内黑色素、蛋白质、脂肪酸、金属离子等结合而成的致密聚集体，是一种抗氧化剂和强大的自由基清除剂。神经黑色素的丢失容易导致黑质区的神经元死亡。为了拯救退行性多巴胺能神经元中关键的酪氨酸羟化酶，从而治疗帕金森病，南京大学化学化工学院及医学院的沈群东教授、丰培坚博士研究小组联合南通大学神经再生重点实验室杨宇民教授报道了一种核-卫星状纳米材料来模拟神经黑色素的功能。仿神经黑色素(PDA-AFn)整合了聚多巴胺纳米颗粒和去铁蛋白；其中内核的聚多巴胺纳米颗粒具有优越的清除活性氧能力，外壳的去铁蛋白是天然的铁储存蛋白，能够维持细胞内的铁稳态。这两种成分相互配合，精心调控铁稳态和氧化还原微环境。同时它们利用受损神经元中过量的活性氧和铁离子提供额外的多巴胺，增强酪氨酸羟化酶活性，从而恢复退化多巴胺神经元的功能。

研究者对C57BL/6小鼠进行帕金森病活体造模。研究表明帕金森造模小鼠在PDA-AFn治疗后运动、情绪障碍情况都有着明显的恢复，其脑部纹状体和海马体区的炎症、铁沉积情况也有了明显降低，黑质和纹状体区域酪氨酸羟化酶的水平上调至正常水平，同时PDA-AFn在动物体内也显示良好的生物相容性。仿生黑色素PDA-AFn在恢复帕金森小鼠运动、记忆、情绪障碍等方面有着优异的表现，为临床治疗帕金森病提供了新的思路。

该研究工作由南京大学博士生姚珂、硕士生甘佳敏合作完成，同时得到国家自然科学基金、国家重点研究发展计划、生命分析化学国家重点实验室开放研究基金的资助。沈群东教授研究小组近年来专注于功能材料在神经医学领域的应用（ACS Nano 2022, 16, 19892），在仿生视网膜（Adv. Mater. 2016, 28, 10684)、神经退行性疾病治疗（Adv. Mater. 2020, 32, 2003800）、神经细胞递送和调控分化（Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1910323）、周围神经损伤修复（ACS Nano 2020, 14, 16565）等方面开展了系列工作。

Yao K, Gan J, Zhao D, et al. A core-satellite-like nanoassembly reverses a decisive tyrosine hydroxylase loss in degenerative dopaminergic neurons. Nano Research, 2023, https://doi.org/10.1007/s12274-023-5729-4.

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