国家纳米科学中心孟幻团队《Nano Today》：纳米白介素-10基因免疫治疗促进肌肉修复

2022-07-25 来源：高分子科技

肌肉受损后的修复和组织再生过程涉及复杂的免疫稳态调控机制。肌肉损伤初期，组织部位会募集大量巨噬细胞，并极化为M1表型，负责释放炎症因子，完成杀菌和异物清除功能。随后，巨噬细胞需极化为M2表型，释放抗炎细胞因子，促进组织再生。

国家纳米科学中心孟幻研究员团队以肌肉受损、修复过程中M1/M2巨噬细胞转化过程为靶点，定制设计的一种自组装纳米载体，用于体内递送免疫调节白介素10质粒DNA，促进小鼠急性肌肉损伤模型中的组织修复（图1）。

图1. 体内递送免疫调节型IL-10质粒DNA，加速受损肌肉修复

通过使用不同阳离子聚合物或磷脂（如PEI、PRX、LNP）、表面包被（PEG_m-PGA_n）等设计，该研究首先建立了一个包含12种纳米粒子的纳米载体库，通过高通量筛选得到对巨噬细胞转染效率最高的纳米载体，即：pIL-10 laden NP #4 （图2）。该纳米粒子能够在巨噬细胞中，表达报告基因和白介素10（IL-10），后者可高效诱导巨噬细胞向M2表型转化。

图2：免疫调节纳米载体的体外高通量筛选

装载GFP质粒或IL-10质粒的纳米载体分别在肌肉局部损伤模型和多肌肉受损模型中进行生物分布、药效学和安全性评价。报告基因GFP质粒递送使得研究者可以在复杂的肌肉微环境模型中原位确定表达目的蛋白的细胞亚型（图3）。通过体内递送免疫调节IL-10质粒DNA，研究者则发现：Cardiotoxin诱导的单点、多点肌肉损伤模型中，该纳米递送体系可以高效表达IL-10白介素，且募集了免疫调节型T细胞（Treg细胞），并显著加速了肌肉修复的过程（图4）。同时，在小鼠体内该IL-10质粒递送系统有效减低了重组IL-10白介素蛋白诱导的肾毒性。

图3：体内GFP质粒在受损肌肉中的体内表达

图4：IL-10质粒免疫调节纳米载体的AFM形貌特征及改善肌肉受损修复状态的体内评价

值得一提的是，本研究在提供肌肉修复纳米治疗方案的同时，亦提供了体内大核酸递送的平台技术。试验数据显示，具有特定物理化学性质的PEG_m-PGA_n包被的PEI纳米载体可以在某些难转染的细胞中（如：巨噬细胞、树突类细胞等）实现体内外蛋白表达。这一平台技术的拓展应用可能包括其他大核酸体内递送，如：mRNA、核酸/药物组合等。该工作以“Interleukin-10 Plasmid Delivery by Polymeric Nanocarrier Shows Efficient and Safe Tissue Repair in Acute Muscle Damage Models in Mice”为题发表在《Nano Today》上。文章的第一作者是解晓东博士，现就职于闽江学院。该工作得到了科技部国家重点研发计划“纳米前沿”重点专项等国家和省部级基金支持。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1748013222001724

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（责任编辑：xu）

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