Advanced Materials：張川/洪佳旭團(tuán)隊(duì)開發(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(dǎo)的膜融合方法構(gòu)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(xì)胞（CEC）來(lái)源的外泌體融合，構(gòu)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(yàn)結(jié)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基因并顯著減少了眼表促炎細(xì)胞因子的分泌，重塑了其炎癥微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)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成功，但開發(fā)組織特異性核酸藥物遞送系統(tǒng)以拓寬其應(yīng)用范圍的迫切需求仍然存在。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，許多研究直接對(duì)傳統(tǒng)的遞送系統(tǒng)（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(xiàn)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發(fā)新型遞送載體，以實(shí)現(xiàn)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(nèi)源性細(xì)胞外囊泡，被認(rèn)為是負(fù)載siRNA進(jìn)行治療的理想載體。然而，現(xiàn)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(tuán)隊(duì)與復(fù)旦大學(xué)附屬眼耳鼻喉科醫(yī)院洪佳旭主任醫(yī)師團(tuán)隊(duì)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(dǎo)的膜融合方法構(gòu)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(xì)胞（CEC）來(lái)源的外泌體融合，構(gòu)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(yàn)結(jié)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基因并顯著減少了眼表促炎細(xì)胞因子的分泌，重塑了其炎癥微環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了出色的治療效果。

作為一個(gè)多功能平臺(tái)，該研究開發(fā)的具有靶向能力以及攜帶了設(shè)計(jì)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(bǔ)拉鏈DNA結(jié)構(gòu)的特性，DNA拉鏈（DNA-zipper）介導(dǎo)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(dāng)兩個(gè)囊泡配備一組互補(bǔ)DNA鏈時(shí)，每個(gè)囊泡的互補(bǔ)DNA鏈會(huì)由于堿基配對(duì)相互作用而“拉鏈?zhǔn)?rdquo;結(jié)合在一起，觸發(fā)囊泡的對(duì)接和膜融合，并最終使兩個(gè)囊泡的內(nèi)容物混合。DNA拉鏈介導(dǎo)的膜融合提供了一種特定的膜融合以及對(duì)外源內(nèi)容物進(jìn)行非破壞性載入外泌體的方式，避免了顯著的內(nèi)容物泄漏。

在這項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種DNA拉鏈介導(dǎo)的膜融合策略，以有效地將治療性siRNA載入靶細(xì)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(xiàng)概念驗(yàn)證研究中，研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將攜帶siRNA的脂質(zhì)體與角膜上皮細(xì)胞（CEC）的外泌體融合，專門設(shè)計(jì)了一種雜合外泌體囊泡（HEV），能夠針對(duì)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(wěn)定、高滲性為特征，可導(dǎo)致眼部不適、視力障礙甚至失明。盡管干眼癥的確切機(jī)制仍不清楚，但炎癥在驅(qū)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(fù)其穩(wěn)態(tài)成為干眼癥治療的關(guān)鍵選擇。免疫抑制劑和免疫調(diào)節(jié)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(dǎo)致治療效果欠佳。

針對(duì)這一顯著未滿足的需求，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(xì)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?yàn)樗梢栽诨蛩缴现苯诱{(diào)控疾病驅(qū)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(xì)胞中的NF-??B信號(hào)，啟動(dòng)促炎細(xì)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(xì)胞的浸潤(rùn)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(diào)控NF-??B信號(hào)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(xì)胞類型的NF-??B的兩層信號(hào)通路的關(guān)鍵調(diào)控因子，顯著增強(qiáng)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，例如IL-6、IL-12、IL-17和IFN-??。總之，上調(diào)的IkB??在多種免疫細(xì)胞和炎癥性疾病中誘導(dǎo)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)。事實(shí)上，下調(diào)I??B??在涉及先天和適應(yīng)性免疫的炎癥性疾?。òㄣy屑病、潰瘍性結(jié)腸炎和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎）的治療中顯示出了前景。

從這些發(fā)現(xiàn)中得到啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)推測(cè)，通過(guò)RNA干擾（RNAi）下調(diào)NFKBIZ基因的表達(dá)，可以有效緩解干眼癥的慢性炎癥。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(xì)胞（CEC）中分離并純化外泌體。然后，分別使用拉鏈DNA結(jié)構(gòu)及其互補(bǔ)對(duì)應(yīng)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

作為一種非破壞性和高效的負(fù)載策略，該研究構(gòu)建的HEV保持了其外泌體樣特征，并可以有效地將siRNA治療藥物遞送到角膜。隨后，靶細(xì)胞中NFKBIZ基因的mRNA被有效敲低，并顯著減少了眼表炎癥細(xì)胞因子的分泌，使浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞由M1型極化為M2型。

總的來(lái)說(shuō)，該研究開發(fā)的siRNA-HEV具有強(qiáng)大的抗炎作用，能夠打破干眼癥炎癥的惡性循環(huán)，恢復(fù)眼表穩(wěn)態(tài)，并在干眼癥小鼠模型中獲得更好的治療效果。

siRNA-HEV具有強(qiáng)大的抗炎作用