Advanced Materials：张川/洪佳旭团队开发杂合外泌体囊泡，靶向递送siRNA，治疗干眼症

来源：生物世界 2024-07-19 17:09

近日，上海交通大学张川教授团队与复旦大学附属眼耳鼻喉科医院洪佳旭主任医师团队合作，在 Advanced Materials 期刊发表了论文。

核酸疗法已成为下一代药物的一个关键类别，在最近的新冠大流行期间经历了快速发展。尽管在疫苗和肝病治疗方面取得了显著成功，但开发组织特异性核酸药物递送系统以拓宽其应用范围的迫切需求仍然存在。为了实现这一目标，许多研究直接对传统的递送系统（例如病毒载体、LNP，以及基于聚合物的载体）进行了修改，以实现肝外核酸递送。然而，每一种方法都有其各自的优点和局限性。因此，人们投入了大量精力开发新型递送载体，以实现更高的递送效率、特异性和安全性。

外泌体是一种具有良好生物相容性和归巢能力的内源性细胞外囊泡，被认为是负载siRNA进行治疗的理想载体。然而，现有的将siRNA加载到外泌体中的策略通常无法有效封装，并且可能破坏外泌体的完整性。

近日，上海交通大学张川教授团队与复旦大学附属眼耳鼻喉科医院洪佳旭主任医师团队合作，在 Advanced Materials 期刊发表了题为：Membrane Fusion-Mediated Loading of Therapeutic siRNA into Exosome for Tissue-Specific Application 的研究论文。

该研究提出了一种DNA拉链介导的膜融合方法构建杂合外泌体囊泡（HEV）的新策略，用于组织特异性siRNA递送，通过将封装了抗NFKBIZ的siRNA的脂质体与角膜上皮细胞（CEC）来源的外泌体融合，构建了用于治疗干眼症（DED）的siRNA-HEV。在干眼症小鼠模型上的实验结果显示，siRNA-HEV能够有效靶向并将siRNA递送到角膜，进而沉默NFKBIZ基因并显著减少了眼表促炎细胞因子的分泌，重塑了其炎症微环境，实现了出色的治疗效果。

作为一个多功能平台，该研究开发的具有靶向能力以及携带了设计的治疗型siRNA的杂合外泌体囊泡（HEV），可能在各种疾病治疗中具有巨大潜力。

利用互补拉链DNA结构的特性，DNA拉链（DNA-zipper）介导的膜融合已成为将功能性核酸载入外泌体的一种有前景的方法。当两个囊泡配备一组互补DNA链时，每个囊泡的互补DNA链会由于碱基配对相互作用而“拉链式”结合在一起，触发囊泡的对接和膜融合，并最终使两个囊泡的内容物混合。DNA拉链介导的膜融合提供了一种特定的膜融合以及对外源内容物进行非破坏性载入外泌体的方式，避免了显著的内容物泄漏。

在这项研究中，研究团队提出了一种DNA拉链介导的膜融合策略，以有效地将治疗性siRNA载入靶细胞来源的外泌体中，从而创建用于组织特异性siRNA递送的杂合外泌体囊泡（hybrid exosome vesicle，HEV）。

在这项概念验证研究中，研究团队通过将携带siRNA的脂质体与角膜上皮细胞（CEC）的外泌体融合，专门设计了一种杂合外泌体囊泡（HEV），能够针对眼表进行靶向治疗，以治疗干眼症（DED）。

干眼症（DED）是一种影响全球成百上千万人的常见眼表疾病，以泪膜不稳定、高渗性为特征，可导致眼部不适、视力障碍甚至失明。尽管干眼症的确切机制仍不清楚，但炎症在驱动病理循环中发挥了关键作用。因此，减轻眼表炎症并恢复其稳态成为干眼症治疗的关键选择。免疫抑制剂和免疫调节剂是治疗中重度干眼症的常用药物，但由于缺乏更有效的治疗药物，且角膜屏障的紧密阻碍了给药，导致治疗效果欠佳。

针对这一显著未满足的需求，新的治疗方法（例如抗氧化剂全氟辛烷、来自患者自身血液的富含血小板的血浆、siRNA、来自干细胞的外泌体）已被广泛探索用于缓解干眼症的症状和体征。其中siRNA尤其引人关注，因为它可以在基因水平上直接调控疾病驱动因素，提供了更持久的治疗效果，以缓解干眼症的炎症。

在干眼症的典型进展中，异常泪液渗透压刺激上皮细胞中的NF-𝜅B信号，启动促炎细胞因子（例如IL-6、IL-1𝛽、TNF-𝛼）、趋化因子和基质金属蛋白酶（MMP）的产生。这些炎症介质进一步促进固有淋巴细胞的浸润和活化，加重炎症和干眼症的症状。为打破这一恶性循环，调控NF-𝜅B信号通路已成为治疗干眼症的一种有前景的方法。但是直接靶向NF-𝜅B可能会引起明显的副作用。I𝜅B𝜁是由NFKBIZ基因编码的I𝜅B蛋白家族的非经典成员，已被确定为多种细胞类型的NF-𝜅B的两层信号通路的关键调控因子，显著增强促炎细胞因子的产生，例如IL-6、IL-12、IL-17和IFN-𝛾。总之，上调的IkB𝜁在多种免疫细胞和炎症性疾病中诱导炎症级联反应。事实上，下调I𝜅B𝜁在涉及先天和适应性免疫的炎症性疾病（包括银屑病、溃疡性结肠炎和类风湿性关节炎）的治疗中显示出了前景。

从这些发现中得到启发，研究团队推测，通过RNA干扰（RNAi）下调NFKBIZ基因的表达，可以有效缓解干眼症的慢性炎症。

研究团队设计了靶向NFKBIZ基因的siRNA，并通过共挤压将其包裹在脂质体中。同时，通过超速离心法从角膜上皮细胞（CEC）中分离并纯化外泌体。然后，分别使用拉链DNA结构及其互补对应物进行修饰。在DNA拉链的促进下，两种成分的囊泡可以快速融合在一起，形成携带抗NFKBIZ的siRNA的杂合外泌体囊泡（HEV）——siRNA-HEV。