可吸入的肌成纤维细胞靶向纳米颗粒用于协同治疗肺纤维化

Inhalable myofibroblast targeting nanoparticles for synergistic treatment of pulmonary fibrosis.

作者信息Zhike Chen, Jian Yang, Qiang Zhang, Weibiao Zeng, Yi Liu, Wenxuan Hu, Linfu Chen, Jingjing Shen, Yu Miao, Zhisheng Xiao, Zhiqiang Wu, He Wang, Hui Shen, Cheng Ding, Qian Chen, Jun Zhao, Yang Yang
PMID40305619
期刊Sci Adv
发布时间2025-05
DOI10.1126/sciadv.adv9571

实验完整度

包含体外细胞实验(MEFs)、体内动物模型(BLM诱导、重复BLM和老年小鼠模型)、RNA-seq及免疫微环境分析,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠胚胎成纤维细胞(MEFs) 博来霉素(BLM)诱导的肺纤维化小鼠模型 重复BLM诱导的肺纤维化小鼠模型 老年小鼠肺纤维化模型

重点核对

FL-NI中FAP靶向肽与活化成纤维细胞的特异性结合 pH响应性PEOz促进内涵体逃逸,siRNA能否有效释放 吸入给药后肺部沉积效率 NIN和siIL11的给药剂量:1 mg/kg,每两天一次,经气管内滴注 BLM诱导模型:单次气管内注射2 USP/kg

摘要

肺纤维化(PF)是一种危及生命的间质性肺疾病,其特征是成纤维细胞过度激活和胶原沉积,导致肺功能进行性下降和治疗效果有限。在此,我们开发了可吸入、靶向肌成纤维细胞且pH响应的脂质体(FL-NI),用于有效共递送尼达尼布(临床上主流的抗纤维化药物)和siIL11(一种沉默关键促纤维化细胞因子IL-11的小干扰RNA)。值得注意的是,FL-NI通过无创吸入使肺部药物递送增加了117.8%,并使其特异性递送至成纤维细胞活化蛋白阳性的肌成纤维细胞的效率提高了71.5%,同时非特异性免疫细胞和上皮细胞摄取分别减少了29.8%和55.8%。尼达尼布和siIL11精确吸入共递送至肌成纤维细胞实现了协同效应,有效增强肌成纤维细胞失活,减少病理性胶原沉积达50.8%,并促进上皮组织修复。FL-NI重塑了异常的免疫微环境,且未诱导全身毒性。因此,这项工作展示了这种多能策略在改善PF预后及其有前景的临床转化方面的显著潜力。

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
开发一种可吸入的、靶向肌成纤维细胞的纳米递送系统,共递送尼达尼布和siIL11,以协同治疗肺纤维化并改善治疗效果。
核心机制
FL-NI通过FAP靶向肽介导的内吞作用将NIN和siIL11递送至肌成纤维细胞。NIN抑制PDGFR/FGFR信号通路,siIL11沉默IL-11表达,进而抑制下游PI3K-AKT和Ras等信号通路,减少胶原沉积,并减弱IL-11介导的促纤维化免疫反应。
主要证据
体外实验显示FL-NI显著降低α-SMA和COL1A1表达,抑制成纤维细胞迁移;体内实验中,FL-NI减少BLM诱导的肺纤维化小鼠胶原沉积50.8%,Ashcroft评分从7.6±0.55降至2.8±0.45,并改善免疫微环境。
研究意义
该研究提供了一种无创、精准的纳米药物递送策略,具有改善肺纤维化治疗效果的临床转化潜力。

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

FL-NI的合成与表征

制备共载NIN和siIL11、修饰FAP靶向肽的pH响应脂质体,并评估其理化性质。

采用薄膜分散法制备空白阳离子脂质体,通过后插入法偶联DSPE-PEOz-FAP,负载NIN和siIL11形成FL-NI,利用DLS、TEM、UV-vis等表征粒径、电位、包封率、稳定性及对siRNA的保护作用。

2

体外靶向与内涵体逃逸验证

验证FAP靶向肽介导的脂质体对活化成纤维细胞的特异性摄取及PEOz介导的内涵体逃逸能力。

以正常和活化MEFs为模型,比较L-siRNA与FL-siRNA的细胞摄取效率,用FAP抗体阻断验证靶向性;用LysoTracker Red标记内涵体/溶酶体,观察L-siRNA与LPEG-siRNA的共定位情况。

3

体外抗纤维化效果评估

评价FL-NI对TGF-β1诱导的成纤维细胞活化和迁移的抑制作用。

用TGF-β1活化的MEFs与不同脂质体(L-N、L-I、L-NI、FL-NI)共培养,通过免疫荧光、Western blot和qPCR检测α-SMA和COL1A1的表达;通过transwell和划痕实验评估细胞迁移能力。

4

体内肺部分布与靶向性验证

评估FL-siRNA经吸入给药后在肺部的沉积效率及对肌成纤维细胞的靶向性。

通过肺部喷雾针给小鼠吸入Cy5标记的siRNA制剂,24小时后用IVIS成像观察主要器官荧光分布,并通过肺组织冰冻切片免疫荧光和流式细胞术分析Cy5阳性细胞在不同细胞亚群中的比例。

5

体内抗纤维化疗效评估

在BLM诱导的肺纤维化小鼠模型中评价FL-NI的治疗效果。

建立BLM诱导的PF小鼠模型,分组后经气管内滴注给予不同制剂,监测体重变化,治疗后评估肺组织形态、羟脯氨酸含量、Ashcroft评分、组织学染色(H&E、Masson、Van Gieson)、免疫组化(COL1A1、α-SMA、FN1)及免疫荧光(SFTPC)等指标。

6

机制探索(RNA-seq及免疫微环境分析)

揭示FL-NI抗纤维化的分子机制及其对肺组织免疫微环境的影响。

对正常、BLM和FL-NI组小鼠肺组织进行RNA-seq,分析差异表达基因、KEGG和GO富集;用ELISA检测TNF-α、IL-6、IL-1β水平;用流式细胞术分析肺组织免疫细胞亚群(如巨噬细胞、中性粒细胞、MDSCs)。

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
DOTAPWeihua Biotechnology--
胆固醇Weihua Biotechnology--
尼达尼布Sigma-Aldrich--
硫酸鱼精蛋白Sigma-Aldrich--
透明质酸Sigma-Aldrich--
FAP靶向肽(DRGETGPAC)Jiangsu Jitai Technology--
DSPE-PEOz2k-MALWeihua Biotechnology--
Zetasizer Nano ZSMalvern Instrument--
透射电子显微镜FEI Tecnai 20--
转化生长因子-β1----
核糖核酸酶----
6×上样缓冲液APExBIOK1161
预制胶GenScriptM00664
二抗Signalway AntibodyL3032
博来霉素----
IL-6 ELISA试剂盒Beijing SolarbioSEKM-0007
IL-1β ELISA试剂盒Beijing SolarbioSEKM-0002
TNF-α ELISA试剂盒Beijing SolarbioSEKM-0034
红细胞裂解液ZUNYANZYFB006
抗CD16/CD32抗体BioLegend101303
抗CD14-FITC抗体BioLegend123308
抗CD45-PE抗体BioLegend147712
抗F4/80-Percp抗体BioLegend123126
抗CD11b-FITC抗体BioLegend101206
抗CD11c-APC抗体BioLegend117310
抗CD80-PE抗体BioLegend104708
抗CD206-APC抗体BioLegend141708
抗CD45-Percp抗体BioLegend103130
抗Ly6G-PE抗体BioLegend127608
抗Ly6C-APC抗体BioLegend128016

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
纳米颗粒合成
脂质体组分(DOTAP、胆固醇、NIN)及摩尔比;FAP靶向肽的偶联方法;DSPE-PEOz-FAP后插入浓度和温度;siRNA核心制备条件
阅读提示:Materials and Methods - Synthesis of FL-NI
体外靶向实验
MEFs活化条件(TGF-β1浓度、时间);siRNA浓度;孵育时间;FAP抗体阻断浓度和预处理时间
阅读提示:Materials and Methods - Assessment of specific binding ability of FL-siRNA
体外抗纤维化实验
MEFs活化方式;药物剂量(NIN和siIL11的浓度);处理时间;检测指标(α-SMA、COL1A1)
阅读提示:Materials and Methods - Antifibrosis treatment in vitro
体内动物模型
BLM剂量和给药途径;模型建立时间;分组;给药剂量(NIN和siIL11的mg/kg);给药频率和周期;样本量
阅读提示:Materials and Methods - Antifibrotic effects of FL-NI in vivo
免疫微环境分析
肺组织单细胞悬液制备方法;抗体组合和荧光标记;流式细胞术设置;细胞亚群定义
阅读提示:Materials and Methods - In vivo immunological evaluation