中國醫學科(ke)學院生(sheng)物(wu)醫學工(gong)程(cheng)研(yan)究(jiu)所新(xin)研(yan)究(jiu)！核酸藥物(wu)微針(zhen)技(ji)術助(zhu)力(li)銀(yin)屑(xie)病治療(liao)

銀(yin)屑(xie)病是(shi)壹(yi)種(zhong)慢性(xing)、非傳染性的皮(pi)膚(fu)病，表現為(wei)紅色(se)斑(ban)塊覆蓋(gai)銀(yin)色(se)鱗(lin)屑(xie)，常伴(ban)有(you)瘙癢(yang)或(huo)疼痛等(deng)顯(xian)著不(bu)適(shi)。銀(yin)屑(xie)病患(huan)者(zhe)的皮(pi)膚(fu)病變(bian)區(qu)域(yu)表現出異常升(sheng)高的(de)活(huo)性氧（ROS）水平(ping)，這(zhe)些(xie)高水(shui)平的ROS會(hui)引(yin)發氧化(hua)應(ying)激(ji)和DNA損傷，進而加(jia)劇皮膚(fu)炎癥(zheng)、角質形成(cheng)細(xi)胞異常增殖和(he)分化(hua)。然而，生(sheng)理水平(ping)的ROS在(zai)細(xi)胞信(xin)號傳(chuan)導、細胞生(sheng)長(chang)調控、分(fen)化(hua)和免(mian)疫反(fan)應(ying)中起(qi)著(zhe)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)的(de)作(zuo)用。因此，精(jing)確(que)調控銀(yin)屑(xie)病病(bing)變(bian)區(qu)域(yu)的(de)ROS水(shui)平對於防止(zhi)組(zu)織(zhi)進(jin)壹(yi)步(bu)惡(e)化(hua)和緩解癥(zheng)狀具有(you)重(zhong)要(yao)意(yi)義(yi)。

銀(yin)屑(xie)病的(de)免(mian)疫反(fan)應(ying)主要由(you)IL-17A驅(qu)動(dong)，IL-17A主要由(you)Th17細胞分(fen)泌，通(tong)過作(zuo)用於內皮(pi)細(xi)胞和(he)免疫(yi)細胞等(deng)多樣(yang)細胞靶(ba)點(dian)，觸發(fa)壹(yi)系(xi)列(lie)細胞內(nei)事(shi)件，最終導致(zhi)炎(yan)癥(zheng)基(ji)因的上(shang)調(tiao)、角質形成(cheng)細(xi)胞的(de)過度增殖以及更(geng)多炎(yan)癥(zheng)細(xi)胞向真皮層的(de)聚集(ji)。因此，同(tong)時(shi)抑(yi)制IL-17A和(he)清除(chu)ROS有望(wang)進(jin)壹(yi)步(bu)增強銀(yin)屑(xie)病治療(liao)的整(zheng)體效(xiao)果。

為(wei)了解(jie)決(jue)這(zhe)壹(yi)問(wen)題，中國醫學科(ke)學院生(sheng)物(wu)醫學工(gong)程(cheng)研(yan)究(jiu)所朱(zhu)敦(dun)皖(wan)、張(zhang)琳(lin)華、李方周研(yan)究(jiu)員開(kai)發了(le)壹(yi)種(zhong)基(ji)於補(bu)償(chang)效(xiao)應(ying)的(de)ROS控制(zhi)策略。DNA納(na)米(mi)結(jie)構在(zai)生(sheng)理環境中比(bi)線性核酸分子(zi)更(geng)穩定，因此制(zhi)備(bei)了(le)DNA納(na)米(mi)結(jie)構，並(bing)將其(qi)整(zheng)合到微針(zhen)（MN）中。這些(xie)納(na)米(mi)結(jie)構不(bu)僅(jin)能夠調(tiao)節ROS水平(ping)，還能促(cu)進IL-17A siRNA向銀(yin)屑(xie)病病(bing)變(bian)部位(wei)的(de)遞送。研(yan)究(jiu)結(jie)果表明，這(zhe)種(zhong)經(jing)皮給藥(yao)系(xi)統(tong)能夠(gou)有(you)效(xiao)管理銀(yin)屑(xie)病微(wei)環(huan)境中的ROS水平(ping)，抑(yi)制細(xi)胞焦亡和(he)異常免疫(yi)激活(huo)。此外，調節ROS水平(ping)還能增強IL-17A siRNA的治療(liao)效(xiao)果，為(wei)銀(yin)屑(xie)病的(de)原(yuan)位(wei)治療(liao)提供了新(xin)的(de)選(xuan)擇。相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)以“Compensatory effect-based oxidative stress management microneedle for psoriasis treatment"為(wei)題發表在學術期(qi)刊(kan)《Bioactive Materials》上。

圖1. 核酸微針(zhen)用(yong)於銀(yin)屑(xie)病治療(liao)的示(shi)意(yi)圖

首(shou)先(xian)通(tong)過(guo)設計四(si)條互補(bu)的(de)DNA單鏈及其(qi)堿(jian)基(ji)配(pei)對(dui)相(xiang)互(hu)作(zuo)用，成功構建了(le)DNA納(na)米(mi)結(jie)構，並(bing)通(tong)過(guo)結(jie)合siRNA的(de)粘(zhan)性(xing)末(mo)端(duan)實現(xian)了siRNA的(de)負載。實驗(yan)證(zheng)明，這(zhe)種(zhong)納(na)米(mi)結(jie)構比(bi)線性DNA具有(you)更有(you)效(xiao)的ROS中和能力(li)。通(tong)過聚丙烯酰(xian)胺凝(ning)膠電泳（PAGE）和原子力(li)顯(xian)微鏡(jing)（AFM）驗(yan)證(zheng)了DNA納(na)米(mi)結(jie)構的(de)成(cheng)功構建和(he)siRNA的負載。

為(wei)了增強藥物(wu)在皮(pi)膚(fu)中的滲(shen)透(tou)深(shen)度和保留時(shi)間(jian)，研(yan)究(jiu)者將合(he)成(cheng)的(de)FNA-siRNA負載(zai)到由透(tou)明質酸（HA）制成的(de)微(wei)針(zhen)中。首(shou)先(xian)通(tong)過(guo)摩方精密(mi)面投(tou)影微(wei)立(li)體光(guang)刻（PμSL）3D打(da)印(yin)技(ji)術（nanoArch® S140，精度：10 μm）制備(bei)了(le)微針(zhen)模(mo)具，並(bing)通過(guo)離心和幹(gan)燥獲(huo)得(de)了(le)微針貼(tie)片。實(shi)驗(yan)表明，微(wei)針(zhen)貼片(pian)能夠有效(xiao)穿透(tou)皮(pi)膚(fu)角質層，並(bing)在高ROS環(huan)境中保持(chi)穩定性(xing)。

圖2. 核酸藥物(wu)與(yu)微針(zhen)的制(zhi)備(bei)及其(qi)表征

DNA納(na)米(mi)結(jie)構在(zai)體(ti)外表現出顯(xian)著的(de)ROS中和能力(li)，能(neng)夠有效(xiao)清除(chu)過量(liang)的ROS。此(ci)外，含有(you)DNA納(na)米(mi)結(jie)構的(de)組(zu)顯(xian)示(shi)出更(geng)高的(de)M2/M1巨噬細胞比(bi)例，證(zheng)實了(le)其(qi)抗(kang)炎(yan)特(te)性(xing)（圖3）。

圖3. 核酸藥物(wu)調控細(xi)胞內(nei)ROS的能(neng)力(li)

細(xi)胞焦亡是(shi)壹(yi)種(zhong)與(yu)炎癥(zheng)反(fan)應(ying)密(mi)切相關(guan)的(de)程序性細(xi)胞死(si)亡機(ji)制，在銀(yin)屑(xie)病的(de)發(fa)病機(ji)制中起(qi)著(zhe)關(guan)鍵作(zuo)用。實驗(yan)表明，DNA納(na)米(mi)結(jie)構能(neng)夠(gou)通(tong)過中和過量(liang)ROS和中斷NLRP3/Caspase-1/GSDMD信號(hao)通路(lu)，有效(xiao)抑(yi)制細(xi)胞焦亡。

圖4. 核酸藥物(wu)對焦亡途(tu)徑相(xiang)關(guan)蛋(dan)白(bai)的抑(yi)制作(zuo)用

IL-17A主要由(you)Th17細胞產(chan)生(sheng)，通過(guo)與(yu)角質形成(cheng)細(xi)胞上(shang)的IL-17A受(shou)體(ti)結(jie)合，誘(you)導(dao)抗(kang)菌肽和促炎(yan)細(xi)胞因子的(de)產(chan)生(sheng)，促進(jin)角質形成(cheng)細(xi)胞的(de)增殖並(bing)吸(xi)引(yin)更多炎(yan)癥(zheng)細(xi)胞到皮膚(fu)表面。實(shi)驗(yan)表明，負(fu)載(zai)siRNA的DNA納(na)米(mi)結(jie)構能(neng)夠(gou)有(you)效(xiao)降(jiang)低IL-17A的(de)表達，並減少(shao)角質形成(cheng)細(xi)胞分(fen)泌的(de)炎癥(zheng)因子，從(cong)而抑(yi)制細(xi)胞增殖。

圖5. 核酸藥物(wu)對IL-17A通(tong)路的(de)抑(yi)制作(zuo)用及藥(yao)物(wu)微針(zhen)遞送(song)效(xiao)果示(shi)意(yi)圖

在(zai)銀(yin)屑(xie)病小(xiao)鼠模(mo)型中，研(yan)究(jiu)者評估了FNA-siRNA負載微(wei)針的治療(liao)效(xiao)果。實(shi)驗(yan)結(jie)果表明，FNA-siRNA@MN能(neng)夠(gou)顯(xian)著緩解銀(yin)屑(xie)病癥(zheng)狀，減少(shao)表皮增厚(hou)，並通(tong)過調節脾臟(zang)中的免疫(yi)細胞平(ping)衡，顯(xian)示(shi)出其(qi)免(mian)疫調節特(te)性(xing)。

圖6. 核酸微針(zhen)對(dui)銀(yin)屑(xie)病動(dong)物(wu)模(mo)型的(de)治療(liao)效(xiao)果

總(zong)結(jie)：本研(yan)究(jiu)通過利用FNA-siRNA@MN的ROS中和和免(mian)疫調(tiao)節特(te)性(xing)，提出了(le)壹(yi)種(zhong)有前(qian)景(jing)的(de)銀(yin)屑(xie)病治療(liao)策略。這(zhe)種(zhong)創(chuang)新(xin)的(de)微針(zhen)貼片(pian)不(bu)僅(jin)能夠有(you)效(xiao)管理銀(yin)屑(xie)病微(wei)環(huan)境中的ROS水平(ping)，還能通(tong)過調(tiao)節免疫(yi)細(xi)胞平(ping)衡，顯(xian)著緩解銀(yin)屑(xie)病癥(zheng)狀。這壹(yi)研(yan)究(jiu)為(wei)銀(yin)屑(xie)病的(de)治療(liao)提供了新(xin)的(de)思(si)路和(he)方法(fa)，具有重(zhong)要(yao)的(de)臨(lin)床應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。