酶反应纳米降落伞用于靶向miRNA递送：一种针对急性肝肾损伤的保护策略

英文标题：Enzyme-Responsive Nanoparachute for Targeted miRNA Delivery: A Protective Strategy Against Acute Liver and Kidney Injury

期刊与影响因子

• 期刊名称: Advanced Science (Wiley出版社)
• 影响因子: 14.3 (2023年数据)
• 出版信息: 2024年在线发表，文章编号 2411210，DOI: 10.1002/advs.202411210

文献概要

研究背景

miRNA疗法在治疗急性肝损伤(ALF)和急性肾损伤(AKI)方面具有巨大潜力，但miRNA在体内易被核酸酶降解、靶向性差等问题限制了其临床应用。本研究旨在开发一种高效、稳定的miRNA递送系统。

主要发现

1. 创新纳米结构设计：将治疗性miRNA-125整合到四面体框架核酸(tFNA)的骨架中，形成“纳米降落伞(NP)”结构。该结构在3’端设计了酶响应开关，可被细胞内RNase H特异性激活，释放miRNA并促进其与靶标结合。
2. 优异的递送性能：
   • 稳定性与长效性：NP显著提高了miRNA在体内的稳定性和循环时间，与裸miRNA和传统转染试剂(Entranster)相比，在肝肾中的滞留时间显著延长。
   • 被动靶向：NP能够被动靶向肝脏和肾脏损伤部位，实现精准递送。
3. 对急性肝损伤(ALF)的治疗作用：
   • 在对乙酰氨基酚(APAP)诱导的ALF小鼠模型中，NP治疗有效降低了血清转氨酶水平，减轻了肝组织坏死和炎症。
   • 机制：NP通过释放miRNA-125，激活Keap1/Nrf2信号通路，上调抗氧化基因，从而清除活性氧(ROS)，并抑制肝细胞凋亡。
4. 对急性肾损伤(AKI)的治疗作用：
   • 在缺血再灌注(I/R)诱导的AKI小鼠模型中，NP治疗显著改善了肾功能，减轻了肾小管损伤和线粒体结构破坏。
   • 机制：NP通过miRNA-125靶向抑制p53蛋白，进而：
     • 抗凋亡：下调促凋亡蛋白(Bax、Caspase-3)，上调抗凋亡蛋白(Bcl-2)。
     • 促增殖：上调细胞周期蛋白(Cyclin B1、PCNA)，解除细胞G2/M期阻滞，促进肾小管上皮细胞修复和再生。
5. 生物安全性：初步体内实验显示NP对主要器官无明显毒性，具有良好的生物相容性。

研究结论

本研究成功构建了一种酶响应型核酸纳米递送系统(NP)。该系统通过将miRNA-125整合进tFNA骨架，有效保护了miRNA的稳定性，并通过被动靶向和酶控释放机制，在ALF和AKI动物模型中通过调控Keap1/Nrf2和p53信号通路，分别实现了抗氧化、抗凋亡和促修复的治疗效果。

采用英格恩(Engreen)产品实验部分

该研究在比较不同递送方式的实验中使用了英格恩(Engreen) 的转染试剂。

使用产品

• 产品名称: Entranster invivo
• 生产商: Engreen Biosystem, China

实验目的

评估NP作为miRNA递送载体的优势，并将其性能与传统转染试剂Entranster进行直接对比。

实验方法（原文引用）

“The 5′ end of the miRNAs was labeled with Cy5 to prepare the drugs for administration to the miRNA, Entranster, and NP groups. Entranster was prepared according to the manufacturer’s instructions (Engreen Biosystem, China). A 100 μL injection of miRNA drug (concentration 3000 nM) into the peritoneal cavities of the mice, and then analyzed them using an in vivo imaging system at different time points. The liver and kidneys were sliced and the cell nuclei were stained with DAPI, and observed the Cy5 fluorescence intensity using a laser confocal microscope.”

中文翻译：

“将miRNA的5’端标记Cy5，分别制备miRNA组、Entranster组和NP组的药物。Entranster按照制造商（英格恩生物，中国）的说明进行制备。向小鼠腹腔注射100 μL miRNA药物（浓度3000 nM），并在不同时间点使用活体成像系统进行分析。将肝脏和肾脏切片，细胞核用DAPI染色，并使用激光共聚焦显微镜观察Cy5荧光强度。”

应用价值

• 通用平台技术：该递送平台具有高度通用性，通过替换不同的miRNA，理论上可应用于治疗多种与氧化应激、细胞周期阻滞和细胞凋亡相关的疾病。
• 解决临床痛点：直接回应了miRNA疗法在体内容易降解、递送效率低的临床转化瓶颈，提供了一种高效、稳定且相对安全的解决方案。
• 协同治疗潜力：NP载体本身(tFNA)据报道也具有一定的抗氧化和抗炎活性，与miRNA-125的治疗作用可能产生协同效应，实现“载体+药物”的双重功能。