【Bioactive Materials】自适应焦亡反应纳米脂质体阻断自身免疫性炎症性疾病中的焦亡

【Bioactive Materials】自适应焦亡反应纳米脂质体阻断自身免疫性炎症性疾病中的焦亡

【Abstract】2024年6月，浙江大学医学院附属第二医院骨外科戴雪松教授团队在期刊【Bioactive Materials】上发表题为“Self-adaptive pyroptosis-responsive nanoliposomes block pyroptosis in autoimmune inflammatory diseases”的研究论文。【Background】

自身免疫性炎症疾病是因机体对自身抗原产生免疫反应，导致组织损伤的疾病，影响全球超 4% 人口，类风湿关节炎和炎症性肠病是其典型代表。现有的小分子药物治疗存在生物利用度低、副作用严重等问题，而过去几十年设计的生物响应性药物递送系统，如 pH、氧化还原和酶响应材料，因药物释放敏感性和特异性低等问题限制了临床应用。本研究设计了一种基于焦亡相关炎症的自适应焦亡响应纳米脂质体（RC-NL@DMF），能精准将抗焦亡药物释放到焦亡细胞中，抑制焦亡和炎症，为治疗自身免疫性炎症疾病提供新策略。【Material Composition】

磷脂酰胆碱（PC）、胆固醇（Cholesterol）：作为脂质体的基础成分，参与构建脂质体的膜结构，维持脂质体的稳定性 。心磷脂（CL）：是焦亡关键蛋白 GSDME-N 的主要结合靶点，当细胞发生焦亡时，激活的 GSDME-N 能选择性地与 CL 结合，使脂质体膜形成孔道，实现药物的可控释放。R8（DSPE-PEG2K-R8）：是一种细胞穿透肽，添加在脂质体表面，可促进脂质体进入细胞，增强脂质体对细胞内焦亡信号的响应能力，提高药物释放效率。富马酸二甲酯（DMF）：是临床批准的抗焦亡药物，被包裹在脂质体中，释放后可抑制 caspase-3/GSDME 通路激活，发挥抑制焦亡和减轻炎症的作用。【Material Function】响应性药物释放：在细胞发生焦亡时，激活的 GSDME-N 与脂质体表面的 CL 结合，形成孔道，使包裹的 DMF 释放到焦亡细胞内，实现对药物释放的精准控制。抑制焦亡：释放的 DMF 抑制 caspase-3/GSDME 通路，减少焦亡相关蛋白 GSDME-N 和 cleaved caspase-3 的表达，降低细胞焦亡水平，减少炎症因子如 IL-1β 的释放，减轻炎症反应。治疗自身免疫性炎症疾病：在 zymosan 诱导的关节炎小鼠模型和葡聚糖硫酸钠诱导的炎症性肠病小鼠模型中，RC-NL@DMF 能有效减轻关节炎症、防止骨丢失、保护结肠上皮、缓解炎症细胞浸润，改善疾病症状，展现出良好的治疗效果。

【Result ＆ Figure】一、RC-NL@DMF 的制备与表征通过常规的薄膜水化法制备了对细胞焦亡微环境具有自适应能力的脂质体 RC-NL@DMF，并对其各成分比例进行了优化。研究发现，R8 细胞穿透肽能显著提高亲水性药物的细胞摄取效率，确定 CL 最佳比例为 20%，DMF 最佳投入量为 1mg。制备的脂质体具有相似的气泡结构、均一稳定的特性。Figure 2.RC-NL@DMF 的表征及其由 GSDME-N 蛋白触发的焦亡响应性成孔功能二、RC-NL@DMF 的焦亡响应性成孔释药能力通过生物层干涉技术（BLI）和负染电子显微镜实验，证实了 RC-NL 能与 GSDME-N 有效结合并形成孔道。钙黄绿素释放实验表明，RC-NL 在 GSDME-N 或焦亡细胞裂解液刺激下，能高效灵敏地释放药物，且对 GSDME-N 具有特异性响应。细胞实验进一步证明，在细胞焦亡过程中，RC-NL 能够响应并释放药物。

Figure 3.评估焦亡响应性脂质体触发的货物释放

Figure 4.RC-NL 在焦亡细胞中的焦亡响应性三、RC-NL@DMF 通过抑制 caspase-3/GSDME 信号通路减少细胞焦亡活 / 死细胞染色实验显示脂质体在一定浓度下无明显细胞毒性，确定 RC-NL@DMF 的最佳治疗剂量为 0.1mg/mL。体外实验表明，RC-NL@DMF 预处理能减少 LDH 释放、降低 IL-1β 表达、抑制焦亡相关蛋白表达，减少焦亡细胞数量，展现出卓越的抑制细胞焦亡的潜力。Figure 5.RC-NL@DMF 通过抑制 caspase-3/GSDME 信号通路减少焦亡四、RC-NL@DMF 在 ZIA 小鼠中的治疗效果体内毒性评估显示脂质体具有良好的生物相容性。在 ZIA 小鼠模型中，RC-NL@DMF 能有效减轻关节肿胀、防止骨丢失、抑制滑膜增厚和粒细胞浸润、减少软骨降解，抑制巨噬细胞中 GSDME-N 的表达，缓解关节炎症。Figure 6.RC-NL@DMF 在 ZIA 小鼠模型中的治疗效果五、RC-NL@DMF 在 DSS 诱导的 IBD 小鼠中的治疗效果在 IBD 小鼠模型中，DiR 标记的 RC-NL@DMF 在炎症结肠中积累。RC-NL@DMF 治疗可减轻小鼠体重下降、恢复结肠长度、保护结肠上皮、减轻炎症细胞浸润，降低结肠巨噬细胞中 GSDME-N 的表达水平，对 IBD 治疗效果显著。

相关Figure 7.RC-NL@DMF 在 DSS 诱导的 IBD 模型中的治疗效果

【Reference】Xu K, Yang H, Fang J, et al. Self-adaptive pyroptosis-responsive nanoliposomes block pyroptosis in autoimmune inflammatory diseases. Bioact Mater. 2024;36:272-286. Published 2024 Mar 8. doi:10.1016/j.bioactmat.2024.02.022