登上Nature Nanotechnology,可通过调节免疫诊治关节炎!

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类风湿性关节炎

类风湿性关节炎(RA)是一种炎症性自身免疫性疾病,通常涉及免疫耐受崩溃、局部滑膜炎症和组织破坏,逐渐导致全身和慢性功能障碍。

尽管RA的确切病因尚不清楚,但已经证实,上述因素可协同作用,从而形成恶性循环,对RA的发生和发展产生了不可避免的影响。RA的典型一线治疗是使用抗炎药,例如,非甾体抗炎药、治疗疾病的抗风湿药物和生物制剂,然而这些药物仅侧重于症状缓解。尽管这种方法是暂时有效的,但长期服用可能产生副作用的药物是不可避免的。因此,理想的RA治疗应包括恢复正常免疫功能和立即抑制炎症反应和症状。

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(来源:网络)

大量研究已经成功通过诱导抗炎M2巨噬细胞来控制先天免疫。然而, RA是一种慢性自身免疫性疾病,需要一种更加全面的方法来同时恢复先天免疫和适应性免疫的免疫功能。而未能实现这一目标将不可避免地导致姑息*药性**物给药,因此迫切需要能够阻碍多种致病因素的多功能干预系统来进行全面的RA治疗。

铈-囊泡纳米杂化治疗剂

近期, 韩国基础科学研究所(IBS) Taeghwan Hyeon、韩国科学技术研究院(KIST) Youngmee Jung和首尔国立大学Byung-Soo Kim 等人 开发了一种锚定二氧化铈纳米颗粒固定的间充质干细胞纳米囊泡杂化系统,以解决类风湿性关节炎的多种致病因素 。这种纳米杂化物的每个组成部分都可单独工作,也可协同工作,从而产生综合治疗效果。利用这一材料,可将缓解炎症的缓解和调节组织环境调节趋向免疫耐受型两种作用进行结合,通过桥接先天免疫和适应性免疫来最终恢复免疫系统。该疗法通过缓解主要症状以及通过在胶原诱导的关节炎小鼠模型中诱导调节性T细胞来恢复免疫系统,被证明可以成功地治疗和预防类风湿性关节炎。相关工作以“Ceria-vesicle nanohybrid therapeutic for modulation of innate and adaptive immunity in a collagen-induced arthritis model”为题发表在 Nature Nanotechnology

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【文章要点】

一、Ce-MSCNVs

调节性T(Treg)细胞由于其在免疫耐受中的核心作用,通常是自身免疫性疾病的重要治疗靶点。鉴于长期RA抑制可以通过Treg细胞的短期治疗来实现,许多研究开发了旨在改善其功能和/或增加其数量的获批和实验*药性**物。此外,已知辅助T细胞17(TH17)和Treg细胞之间的平衡在自身免疫性和炎症性疾病的发病机制中至关重要,尤其是在RA中。考虑到这些方面,作者设计了一个协调先天免疫和适应性免疫的杂化系统,可以快速缓解炎症症状并恢复免疫系统功能(图1)。为此,作者分别利用二氧化铈纳米颗粒和间充质干细胞(MSC)纳米囊泡(NV)作为修饰组分和支持材料设计了杂化系统Ce-MSCNV。作者采用改进的反胶束法合成了尺寸均匀的Ce纳米粒子(NP),同时将MSC通过多孔膜连续挤出制备了MSCNVs,再基于硫醇-马来酰亚胺反应,马来酰亚胺*能官**化的Ce-NP可偶联到硫醇*能官**化MSCNV的表面。

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图1 Ce-MSCNVs

二、抗炎和免疫调节作用

为了确定Ce-MSCNVs的治疗效果,作者研究了Ce-MSCNVs中的催化性能和MSC衍生成分。过量产生的活性氧(ROS)可通过促进细胞中的氧化应激和诱导凋亡而对关节产生危害。因此,及时清除ROS是治疗炎症性疾病的主要目标之一。由于Ce NP具有优异的ROS清除性能,Ce-MSNVs在超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)模拟活性方面都表现出了优异的性能。研究发现,二氧化铈纳米颗粒通过在两种可逆离子态Ce3+和Ce4+之间循环来去除ROS而起到抗氧化剂的作用,因此可进一步清除RA引起的膝关节中过量产生的ROS,并诱导M1至M2巨噬细胞极化,以立即缓解炎症和症状。同时,含有大量间充质干细胞(MSC)组分的MSCNVs通过保护软骨细胞来防止骨和软骨的破坏。此外,MSCNVs还可向靶细胞递送免疫调节细胞因子,改变其对免疫调节表型的特性,继而诱导耐受性树突状细胞(tDCs)产生Treg细胞,以作为适应性免疫调节剂(图2)。

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图2 抗炎和免疫调节作用

三、动物治疗实验

Ce-MSNVs的两个关键元素(Ce-NPs和MSCNVs)可单独或协同工作,产生协同作用,提供受损关节的快速治疗、免疫细胞的调节和紊乱的TH17/Treg细胞比例的再平衡效果。作为一种具有全面和独特免疫调节的纳米杂化治疗系统,Ce-MSNVs证明了与单一治疗疗法相比,其可高效治疗多因素RA。Ce-MSCNVs的卓越疗效不仅可对胶原诱导性关节炎(CIA)进行即时和持续治疗,还可成功预防CIA(图3)。

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图3 体内治疗关节炎效果

【结论与展望】

作为一种旨在协调先天免疫和适应性免疫以综合治疗关节炎的杂化系统,Ce-MSNVs可以作为一种强大的抗炎催化剂和免疫调节剂发挥作用。该材料可不受滑膜炎症、有害细胞因子和免疫耐受紊乱并发症影响而打破RA的恶性循环。与不能同时处理多种致病因素的传统方法形成对比,Ce-MSNVs可全面克服多种致病因素。具体而言,Ce-MSNVs能够立即抑制炎症,创造免疫耐受的有利环境,并因此通过免疫细胞调节诱导Treg细胞来恢复免疫系统。考虑到仅使用Ce-NP或MSCNV治疗的局限性,该研究结果清楚地证明了抗炎和免疫调节之间的协同作用,并强调了联合治疗对有效治疗RA的重要性。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41565-023-01523-y

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