通过抗体LAIR-1(CD305)修饰的Zn-腺嘌呤高效递送lncRNA LEF1-AS1,靶向关节炎症以增强类风湿关节炎的治疗

Efficient delivery of the lncRNA LEF1-AS1 through the antibody LAIR-1 (CD305)-modified Zn-Adenine targets articular inflammation to enhance the treatment of rheumatoid arthritis

作者信息Xiaonan Zhang, Xiaoyu He, Ming Zhang, Tianyu Wu, Xiaojie Liu, Yan Zhang, Zhuobei Xie, Saisai Liu, Tian Xia, Yuanyuan Wang, Fang Wei, Hongtao Wang, Changhao Xie
PMID38062469
发布时间2023-12-07
DOI10.1186/s13075-023-03226-0

实验完整度

含临床样本表达分析、细胞功能与机制验证(双荧光素酶、RNA pull-down、Western blot)、纳米粒子表征、体外细胞实验及CIA大鼠体内疗效评估等多个独立证据层级。

主要模型

类风湿关节炎滑膜成纤维细胞(RASFs) 人成纤维样滑膜细胞系(HFLS) 胶原诱导关节炎(CIA)大鼠模型 RA患者滑膜组织

重点核对

RASFs分离:滑膜组织经II型胶原酶消化(120 μl,37°C,6 h),胰蛋白酶终止,使用4-10代细胞 HFLS过表达LEF1-AS1:pcDNA3.1载体,Lipofectamine 3000转染,48 h 细胞处理浓度:LEF1-AS1 100 pg/ml,纳米粒100 μg/ml,作用24/48 h CIA模型:雌性SD大鼠(8周龄,180-200 g),牛II型胶原+完全弗氏佐剂皮下注射,第14天分组 给药方案:IAI或IP,每2天一次,共14天,剂量见表3

摘要

背景:类风湿关节炎(RA)是一种慢性炎症性自身免疫性疾病,以滑膜增生为特征。维持类风湿关节炎滑膜成纤维细胞(RASFs)增殖与凋亡之间的平衡对于防止骨和软骨侵蚀、最终缓解RA的进展至关重要。我们发现lncRNA LEF1-AS1在RASFs中低表达,并通过与miR-30-5p的相互作用靶向PIK3R2蛋白,调节PI3K/AKT信号通路,从而抑制其异常增殖。在本研究中,我们利用Zn-腺嘌呤纳米颗粒(NPs)构建了LEF1-AS1的纳米药物递送系统,作为治疗RA的新策略。方法:在原代RASFs和人成纤维样滑膜细胞系(HFLS)中检测LEF1-AS1、miR-30-5p、PIK3R2、p-PI3K和p-AKT的表达水平。用抗CD305抗体功能化Zn-腺嘌呤纳米颗粒(NPs)构建(Zn-Adenine)@Ab。然后将这些NPs装载LEF1-AS1形成(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1。最后,将(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1 NPs局部注射到胶原诱导关节炎(CIA)大鼠模型中。通过HE染色等方法评估各组关节炎损伤。结果:LEF1-AS1在原代RASFs中低表达。在HFLS细胞中检测到LEF1-AS1高表达,这与miR-30-5p显著下调相对应。此外,在这些细胞中PIK3R2的表达水平显著升高,而p-PI3K和p-AKT的表达水平显著下调。(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1 NPs显著抑制RASFs的增殖,并减少炎性细胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)的产生。关节内注射(IAI)(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1 NPs显著减轻了CIA模型大鼠的软骨破坏和关节损伤。结论:LEF1-AS1与miR-30-5p相互作用,通过调节PI3K/AKT信号通路抑制RASFs的异常增殖。(Zn-Adenine)@Ab NPs实现了所装载LEF1-AS1向RASFs的靶向递送,提高了细胞摄取率和治疗效果。因此,LEF1-AS1是治疗RA的潜在靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
LEF1-AS1能否通过调控miR-30-5p/PIK3R2/PI3K-AKT通路抑制RASFs异常增殖,以及基于Zn-Adenine的靶向纳米递送系统能否有效递送LEF1-AS1并增强RA治疗效果。
核心机制
LEF1-AS1作为miR-30-5p的分子海绵,直接靶向miR-30-5p,上调PIK3R2,抑制PI3K/AKT信号通路磷酸化,从而抑制RASFs增殖并促进凋亡。
主要证据
在RA滑膜组织和细胞中验证LEF1-AS1低表达、miR-30-5p高表达;双荧光素酶和RNA pull-down证实直接结合;过表达LEF1-AS1抑制HFLS增殖和侵袭;(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1在体外抑制RASFs增殖并诱导凋亡,在CIA大鼠中减轻关节损伤、降低炎症因子。
研究意义
LEF1-AS1是RA治疗的潜在靶点,(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1纳米药物递送系统可实现局部靶向治疗,提高治疗效果。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

患者样本收集与表达分析

评估RA滑膜组织中LEF1-AS1、miR-30-5p和PIK3R2的表达水平及其相关性。

收集24例RA患者和24例健康志愿者的滑膜组织,通过RT-qPCR和Western blot检测LEF1-AS1、miR-30-5p和PIK3R2的表达。

2

细胞培养与LEF1-AS1过表达

在HFLS细胞中过表达LEF1-AS1,观察其对细胞增殖、凋亡和侵袭的影响。

使用pcDNA3.1-LEF1-AS1载体转染HFLS细胞,通过CCK-8、细胞计数、H&E染色、集落形成和transwell实验评估细胞功能。

3

机制验证:LEF1-AS1与miR-30-5p相互作用

验证LEF1-AS1与miR-30-5p的直接结合及其对PIK3R2/PI3K/AKT通路的影响。

使用双荧光素酶报告基因实验和RNA pull-down验证LEF1-AS1与miR-30-5p的直接结合;通过RT-qPCR和Western blot检测通路相关分子表达。

4

纳米颗粒制备与表征

制备并表征Zn-Adenine NPs及(Zn-Adenine)@Ab NPs,评估其理化性质。

通过混合腺嘌呤、Zn(NO3)2·6H2O和LEF1-AS1制备NPs,再用抗CD305抗体修饰。使用SEM、FT-IR、DLS表征形态、粒径和抗体修饰。

5

体外细胞摄取与生物相容性

评估(Zn-Adenine)@Ab NPs的生物相容性、细胞摄取效率及药物释放特性。

用FITC标记NPs,共聚焦显微镜观察细胞摄取;CCK-8和集落形成评估生物相容性;透析法测定药物释放。

6

体外功能验证

验证(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1对RASFs增殖、凋亡和通路的影响。

用100 μg/ml NPs处理RASFs 48 h,通过CCK-8、细胞计数、集落形成、H&E染色和流式细胞术检测细胞增殖与凋亡;Western blot和RT-qPCR检测通路分子。

7

CIA大鼠模型建立与治疗

评估(Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1在CIA大鼠模型中的治疗效果。

建立CIA大鼠模型,分组后通过IAI或IP给药,观察关节炎评分、关节直径、影像学和组织学变化,并检测血清细胞因子和滑膜组织通路蛋白。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco, Invitrogen--
胎牛血清Gibco, Invitrogen--
青霉素Gibco, Invitrogen--
链霉素Gibco, Invitrogen--
II型胶原酶----
Hank's缓冲液----
无EDTA胰蛋白酶----
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
pcDNA3.1-LEF1-AS1质粒GeneChem--
pGL3-WT lncRNA LEF1-AS1质粒----
pGL3-MUT lncRNA LEF1-AS1质粒----
TRIzol试剂Invitrogen--
PVDF膜Millipore--
抗PIK3R2抗体Thermo FisherPA5-84807
抗PI3K抗体CST3811S
抗p-PI3K抗体CST4228S
抗AKT抗体CST4691S
抗p-AKT抗体CST4060S
抗GAPDH抗体Abcamab8245
抗LAIR1抗体Abcamab189412
IL-6 ELISA试剂盒Abcamab46027
IL-1β ELISA试剂盒Abcamab255730
TNF-α ELISA试剂盒Abcamab181421
IL-10 ELISA试剂盒Abcamab214566
腺嘌呤----
磷钨酸----
膜联蛋白V-FITC----
碘化丙啶----
牛II型胶原Chondrex--
完全弗氏佐剂Chondrex--
甲氨蝶呤----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
患者样本收集
RA患者诊断标准(ACR/EULAR 2010)、活动期定义(DAS28≥2.6)、滑膜组织采集时机(手术时)、样本量(24对)
阅读提示:Materials and methods - Patients and tissue samples
细胞培养
RASFs分离方法(II型胶原酶消化浓度、时间)、细胞代数(4-10代)、HFLS细胞系来源、培养基和添加物
阅读提示:Materials and methods - Cell culture
LEF1-AS1过表达
载体构建(pcDNA3.1)、转染试剂(Lipofectamine 3000)、转染时间(48小时)
阅读提示:Materials and methods - Overexpress LEF1-AS1 in HFLS
双荧光素酶实验
报告质粒(pGL3-WT/MUT)、共转染条件、孵育时间(12h后换液,继续24h)
阅读提示:Materials and methods - Luciferase assay
Western blot
上样量(20 µg)、SDS-PAGE电压(80V和120V)、转膜条件(100V,120min)、抗体稀释度(未明确说明)
阅读提示:Materials and methods - Western blot
纳米颗粒制备
各组分浓度(腺嘌呤10 mM、Zn(NO3)2·6H2O 50 mM、lncRNA 2 µg/ml、抗体1 mg/ml)、反应条件(避光搅拌2h、4h)、离心条件
阅读提示:Materials and methods - Preparation of (Zn-Adenine)@Ab@lncRNA LEF1-AS1
体外细胞处理
NP浓度(100 µg/ml)、处理时间(24/48小时)、细胞接种密度(6×10^4 cells/6cm dish)
阅读提示:Materials and methods - CCK-8 assay, Apoptosis assay, Colony formation assay
CIA模型建立与给药
大鼠品系、性别、周龄、体重;CIA诱导方案(胶原浓度、佐剂比例、注射部位);分组(n=6);给药途径(IAI/IP)、剂量(100 µl,隔天,14天);MTX剂量(2.5 mg/kg)
阅读提示:Materials and methods - Establishment of collagen-induced arthritis (CIA) model and Table 3
组织学检查
固定、脱钙、切片厚度(6 μm)、染色方法(H&E、safranin O/fast green)
阅读提示:Materials and methods - Histological examination
统计分析
统计方法(ANOVA或t-test)、显著性水平(P<0.05)、数据表示(mean±SD,n≥3-6)
阅读提示:Materials and methods - Statistical analyses