Adv Mater | 重庆医科大学张景勍团队制备新的纳米颗粒，增强痛风性关节炎酶-热免疫治疗效果

尿酸沉积引起的过度炎症反应是导致痛风的关键因素。然而，临床药物不能同时去除尿酸和消除炎症。

2023年6月20日，重庆医科大学张景勍团队在Advanced Materials 在线发表题为“M2 Macrophage Hybrid Membrane-Camouflaged Targeted Biomimetic Nanosomes to Reprogram Inflammatory Microenvironment for Enhanced Enzyme-Thermo-Immunotherapy”的研究论文，该研究设计了一种基于M2巨噬细胞-红细胞杂化膜制备的仿生纳米脂质体（USM[H]L），用于靶向递送自级联双酶和免疫调节剂，重新编程痛风大鼠的炎症微环境。细胞膜涂层使得该纳米颗粒具备良好的免疫逃逸和溶酶体逃逸能力，从而实现长循环和细胞内长时间滞留，被炎症细胞摄取后进行酶-热免疫协同治疗：尿酸酶和纳米酶分别降解尿酸和过氧化氢；生物酶提高了彼此的催化能力；纳米酶产生光热效应；甲氨蝶呤具有免疫调节和抗炎作用。

结果表明，大鼠尿酸水平明显降低，踝关节肿胀、屈爪症状明显减轻，且炎性细胞因子和ROS水平降低，抗炎细胞因子水平升高，促炎症的M1巨噬细胞重新编程为抗炎的M2表型。值得注意的是，USM[H]L处理的大鼠IgG和IgM表达水平显著下降，而尿酸酶处理的大鼠表现出高免疫原性。蛋白质组学分析表明，USM[H]L处理的大鼠有898个差异表达蛋白下调，725个差异表达蛋白上调。蛋白质-蛋白质相互作用网络表明，其信号通路包括剪接体、核糖体、嘌呤代谢等。

尿酸钠（MSU）在关节和外周结构中的沉积导致痛风性关节炎（GA）。过量的血清尿酸盐导致高尿酸血症（HUA），同样是以炎性疼痛为特征的GA发生的关键因素。同时降低血清尿酸盐和抑制关节炎症是GA治疗的关键所在。近几十年来，酶法为GA或HUA的治疗提供了一种有效的策略。在传统的化疗中，化学药物（如别嘌醇和非布司坦）抑制尿酸的产生或促进尿酸的排泄（丙磺舒和苯溴马龙）。在酶疗法中，尿酸酶（URI） 通过催化尿酸转化为更易溶解的化合物尿囊素来直接降解尿酸。然而，临床上使用的雷尿酸酶（重组URI）和贝戈洛酸酯（聚乙二醇化重组URI）具有很高的免疫原性、化学毒性（催化副产物H2O2）和抗药物抗体（ADAs），但不具有抗炎活性，削弱了其对GA的治疗作用。

超顺磁性氧化铁纳米颗粒（SPION）是一种类似于过氧化氢酶的纳米酶，能够与URI合成自级联的双酶。SPION可以降解H2O2生成氧气，提高URI的催化效率。H2O2是由炎症部位的URI催化或免疫细胞产生的。此外，在近红外激光照射（NIR）下，SPION可以促使热疗实现光热协同治疗（PTT）。迄今为止，PTT已用于治疗类风湿性关节炎和骨关节炎，但尚未用于GA治疗。近期临床试验数据表明，免疫调节剂甲氨蝶呤（MTX）可通过多种机制抑制ADAs和炎症，增加贝戈洛酸酯的反应率。相比之下，常用抗炎药物（如非甾体抗炎药、秋水仙碱和糖皮质激素）不能减少贝戈洛酸酯导致的ADAs，并可能引起严重的副作用。

图1 靶向IAM的内源性仿生M2巨噬细胞-红细胞纳米颗粒进行GA酶-热免疫治疗示意图（摘自Advanced Materials ）

炎症相关巨噬细胞（IAM）有很强的致炎趋势，炎症浸润性白细胞具有促炎M1表型和抗炎M2表型。M2巨噬细胞及其外泌体能够对抗炎性抗原，将M1表型重编程为M2表型。为实现IAM的内吞作用，已经合成了一些IAM靶向药物递送纳米载体，其由小分子（叶酸、半乳糖、甘露糖、O-硬脂酰甘露糖、两个锌离子螯合的2，6-双[(双(2-吡啶基甲基)氨基)-甲基]-4-甲基苯酚部分等）、大分子（壳聚糖、透明质酸等） 和多肽（Thr-Lys-Pro-Pro-Arg五肽）进行功能化修饰。然而，化学修饰可能会增加其合成复杂性，降低重复性，导致免疫原性产生并损害生物安全性。因此，单一巨噬细胞膜或巨噬细胞膜组合（如细菌-巨噬细胞膜、人工脂质-巨噬细胞膜）伪装的仿生纳米载体应运而生。其不仅保留了内部囊泡的物理化学特征，还具有外部细胞膜的内在生物学功能。

该研究构建了以IAM为靶点的M2巨噬细胞-红细胞杂化膜伪装的仿生纳米脂质体（USM[H]L），以重新编程炎症免疫激活微环境，增强痛风性关节炎的酶-热免疫治疗效果。考虑到柠檬酸可以稳定SPION，参与三元酸循环并促进尿酸排泄，该研究首次采用水热法合成了柠檬酸修饰的SPION，该方法一步合成且产率高，具有避免纳米酶氧化、调整纳米酶粒径的功能。随后，将SPION、URI和MTX共包裹在仿生脂质纳米脂质体空腔内（USML）。最后，分别提取M2巨噬细胞膜和红细胞膜，融合形成杂交膜，将USML进一步伪装USM[H]L。

图2 USM[H]L纳米颗粒的组成及表征（摘自Advanced Materials ）

给药后，由于杂化膜的内源性特性，USM[H]L能够实现体内长循环并免疫逃避网状内皮系统。由于细胞的归巢效应，M2巨噬细胞膜促使USML能够靶向到达GA中的炎症细胞。在静内（i.v.）和关节内（i.a.）给药后，USM[H]L有效治疗了HUA和GA，同时显著降低URI的免疫球蛋白IgG和IgM水平。这种双酶级联不仅大大降低了尿酸和H2O2的水平，还提高了彼此的催化活性。此外，SPION激活Akt途径并促进M2巨噬细胞极化。在近红外辐射的触发下，SPION作为PTT的光敏剂，通过激活热休克蛋白（HSPs）并抑制炎性细胞因子的产生来发挥作用。

MTX促进腺苷释放、信号传递以及M2巨噬细胞极化，激活A2A受体，并抑制炎症细胞因子的释放。结果显示关节肿胀和疼痛得到有效缓解，有效地重编程炎症免疫激活微环境，炎症细胞因子和ROS水平降低，抗炎细胞因子水平增加，增强了促炎M1巨噬细胞向巨噬细胞抗炎M2的极化。该研究强调了靶向IAM的内源性仿生M2巨噬细胞-红细胞包裹纳米颗粒策略的有效性，可同时降低尿酸盐和炎症水平，并重编程炎症免疫激活微环境以协同治疗GA。

参考消息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202304123

转自：“iNature”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！