Advanced Materials：張川/洪佳旭團隊開(kāi)發(fā)雜合外泌體囊泡，靶向遞送siRNA，治療干眼癥

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來(lái)源：生物世界

2024-07-09

研究提出了一種DNA拉鏈介導的膜融合方法構建雜合外泌體囊泡（HEV）的新策略，用于組織特異性siRNA遞送，通過(guò)將封裝了抗NFKBIZ的siRNA的脂質(zhì)體與角膜上皮細胞（CEC）來(lái)源的外泌體融合，構建了用于治療干眼癥（DED）的siRNA-HEV。在干眼癥小鼠模型上的實(shí)驗結果顯示，siRNA-HEV能夠有效靶向并將siRNA遞送到角膜，進(jìn)而沉默NFKBIZ基因并顯著(zhù)減少了眼表促炎細胞因子的分泌，重塑了其炎癥微環(huán)境，實(shí)現了出色的治療效果。

核酸療法已成為下一代藥物的一個(gè)關(guān)鍵類(lèi)別，在最近的新冠大流行期間經(jīng)歷了快速發(fā)展。盡管在疫苗和肝病治療方面取得了顯著(zhù)成功，但開(kāi)發(fā)組織特異性核酸藥物遞送系統以拓寬其應用范圍的迫切需求仍然存在。為了實(shí)現這一目標，許多研究直接對傳統的遞送系統（例如病毒載體、LNP，以及基于聚合物的載體）進(jìn)行了修改，以實(shí)現肝外核酸遞送。然而，每一種方法都有其各自的優(yōu)點(diǎn)和局限性。因此，人們投入了大量精力開(kāi)發(fā)新型遞送載體，以實(shí)現更高的遞送效率、特異性和安全性。

外泌體是一種具有良好生物相容性和歸巢能力的內源性細胞外囊泡，被認為是負載siRNA進(jìn)行治療的理想載體。然而，現有的將siRNA加載到外泌體中的策略通常無(wú)法有效封裝，并且可能破壞外泌體的完整性。

近日，上海交通大學(xué)張川教授團隊與復旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫院洪佳旭主任醫師團隊合作，在 Advanced Materials 期刊發(fā)表了題為：Membrane Fusion-Mediated Loading of Therapeutic siRNA into Exosome for Tissue-Specific Application 的研究論文。

該研究提出了一種DNA拉鏈介導的膜融合方法構建雜合外泌體囊泡（HEV）的新策略，用于組織特異性siRNA遞送，通過(guò)將封裝了抗NFKBIZ的siRNA的脂質(zhì)體與角膜上皮細胞（CEC）來(lái)源的外泌體融合，構建了用于治療干眼癥（DED）的siRNA-HEV。在干眼癥小鼠模型上的實(shí)驗結果顯示，siRNA-HEV能夠有效靶向并將siRNA遞送到角膜，進(jìn)而沉默NFKBIZ基因并顯著(zhù)減少了眼表促炎細胞因子的分泌，重塑了其炎癥微環(huán)境，實(shí)現了出色的治療效果。

作為一個(gè)多功能平臺，該研究開(kāi)發(fā)的具有靶向能力以及攜帶了設計的治療型siRNA的雜合外泌體囊泡（HEV），可能在各種疾病治療中具有巨大潛力。

Membrane Fusion-Mediated Loading of Therapeutic siRNA into Exosome for Tissue-Specific Application 研究論文

利用互補拉鏈DNA結構的特性，DNA拉鏈（DNA-zipper）介導的膜融合已成為將功能性核酸載入外泌體的一種有前景的方法。當兩個(gè)囊泡配備一組互補DNA鏈時(shí)，每個(gè)囊泡的互補DNA鏈會(huì )由于堿基配對相互作用而“拉鏈式”結合在一起，觸發(fā)囊泡的對接和膜融合，并最終使兩個(gè)囊泡的內容物混合。DNA拉鏈介導的膜融合提供了一種特定的膜融合以及對外源內容物進(jìn)行非破壞性載入外泌體的方式，避免了顯著(zhù)的內容物泄漏。

在這項研究中，研究團隊提出了一種DNA拉鏈介導的膜融合策略，以有效地將治療性siRNA載入靶細胞來(lái)源的外泌體中，從而創(chuàng )建用于組織特異性siRNA遞送的雜合外泌體囊泡（hybrid exosome vesicle，HEV）。

在這項概念驗證研究中，研究團隊通過(guò)將攜帶siRNA的脂質(zhì)體與角膜上皮細胞（CEC）的外泌體融合，專(zhuān)門(mén)設計了一種雜合外泌體囊泡（HEV），能夠針對眼表進(jìn)行靶向治療，以治療干眼癥（DED）。

干眼癥（DED）是一種影響全球成百上千萬(wàn)人的常見(jiàn)眼表疾病，以淚膜不穩定、高滲性為特征，可導致眼部不適、視力障礙甚至失明。盡管干眼癥的確切機制仍不清楚，但炎癥在驅動(dòng)病理循環(huán)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。因此，減輕眼表炎癥并恢復其穩態(tài)成為干眼癥治療的關(guān)鍵選擇。免疫抑制劑和免疫調節劑是治療中重度干眼癥的常用藥物，但由于缺乏更有效的治療藥物，且角膜屏障的緊密阻礙了給藥，導致治療效果欠佳。

針對這一顯著(zhù)未滿(mǎn)足的需求，新的治療方法（例如抗氧化劑全氟辛烷、來(lái)自患者自身血液的富含血小板的血漿、siRNA、來(lái)自干細胞的外泌體）已被廣泛探索用于緩解干眼癥的癥狀和體征。其中siRNA尤其引人關(guān)注，因為它可以在基因水平上直接調控疾病驅動(dòng)因素，提供了更持久的治療效果，以緩解干眼癥的炎癥。

在干眼癥的典型進(jìn)展中，異常淚液滲透壓刺激上皮細胞中的NF-??B信號，啟動(dòng)促炎細胞因子（例如IL-6、IL-1??、TNF-??）、趨化因子和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）的產(chǎn)生。這些炎癥介質(zhì)進(jìn)一步促進(jìn)固有淋巴細胞的浸潤和活化，加重炎癥和干眼癥的癥狀。為打破這一惡性循環(huán)，調控NF-??B信號通路已成為治療干眼癥的一種有前景的方法。但是直接靶向NF-??B可能會(huì )引起明顯的副作用。I??B??是由NFKBIZ基因編碼的I??B蛋白家族的非經(jīng)典成員，已被確定為多種細胞類(lèi)型的NF-??B的兩層信號通路的關(guān)鍵調控因子，顯著(zhù)增強促炎細胞因子的產(chǎn)生，例如IL-6、IL-12、IL-17和IFN-??。總之，上調的IkB??在多種免疫細胞和炎癥性疾病中誘導炎癥級聯(lián)反應。事實(shí)上，下調I??B??在涉及先天和適應性免疫的炎癥性疾病（包括銀屑病、潰瘍性結腸炎和類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節炎）的治療中顯示出了前景。

從這些發(fā)現中得到啟發(fā)，研究團隊推測，通過(guò)RNA干擾（RNAi）下調NFKBIZ基因的表達，可以有效緩解干眼癥的慢性炎癥。

研究團隊設計了靶向NFKBIZ基因的siRNA，并通過(guò)共擠壓將其包裹在脂質(zhì)體中。同時(shí)，通過(guò)超速離心法從角膜上皮細胞（CEC）中分離并純化外泌體。然后，分別使用拉鏈DNA結構及其互補對應物進(jìn)行修飾。在DNA拉鏈的促進(jìn)下，兩種成分的囊泡可以快速融合在一起，形成攜帶抗NFKBIZ的siRNA的雜合外泌體囊泡（HEV）——siRNA-HEV。

靶向NFKBIZ基因的siRNA