分享一篇近期发表Science Advances上的文章，题目为“Two-birds-one-stone” oral nanotherapeutic designed to target intestinal integrins and regulate redox homeostasis for UC treatment。文章的通讯作者是清华大学的邢新会教授、王怡助理研究员和张灿阳副教授。
长期使用传统小分子药物和免疫抑制药物治疗溃疡性结肠炎可能导致机会性感染、恶性肿瘤、自身免疫和肝毒性等副作用。因此，了解炎症信号传导并据此开发精准递送策略尤为重要。现有的精准递送策略通常利用炎症部位的微生物酶降解、pH改变和黏膜电荷翻转来进行靶向，但消化道疾病中复杂和多变的环境会影响这种靶向的精确性。考虑到免疫细胞在疾病部位的积累，使用靶向免疫细胞的配体分子更具有前景。
整合素参与了免疫细胞相关的粘附和信号传导，因此可以作为理想的靶点。肝素作为一种常用的阴离子聚多糖能够用作整合素的黏着性配体，因而有望作为精准口服治疗溃疡性结肠炎的炎症部位靶向配体。本文作者开发了一种由氧化敏感的聚赖氨酸纳米粒子（OPNs）作为核，正电荷壳聚糖作为中间层，带负电荷的低分子量肝素作为最外层的口服纳米治疗模块（OPNs@LMWH）。这种纳米粒子既能通过低分子量肝素和整合素αM之间的特异性相互作用靶向整合素，介导相关免疫细胞的招募和运输，也能通过氧化敏感的聚赖氨酸的ROS清除功能调节肠道氧化还原平衡。如图1所示，作者在聚赖氨酸侧链上引入了能够清除ROS的苯基硼酸酯基团，通过纳米沉淀法得到纳米粒子，并逐层在纳米粒子上包裹了壳聚糖和肝素。作者通过SEM和TEM的表征证实了纳米粒子的成功制备。DLS显示的粒径增大和电势转变证实了逐层包裹的成功。
图2. OPNs@LMWH被M1巨噬细胞内化并在炎症结肠组织积累
如图2所示，本文作者比较了OPNs和OPNs@LMWH被促炎免疫细胞摄取的能力。将两者进行荧光标记并用CLSM成像，OPNs@LMWH具有更强的荧光信号，且当细胞表面的受体整合素αM被其他抗体结合后，荧光明显减弱。作者通过口服施用硫酸钠右旋糖（DSS）得到溃疡性结肠炎鼠模型，并口服施用OPNs@LMWH以检测其生物分布。作者成功观察到其在损伤部位的积累，且比起OPNs具有更长的滞留时间。
如图3所示，作者评估了OPNs@LMWH清除ROS和抗炎的效果。在诱导细胞产生ROS后，作者将细胞与纳米粒子共孵育，并通过荧光成像对ROS进行定量。OPNs@LMWH显示出很好的浓度依赖的ROS清除能力，且比OPNs更加有效，这可能是由于其更多的细胞摄取。此外，OPNs@LMWH还能有效减少ROS诱导的细胞凋亡，并减少IL-6和TNF-α 等促炎细胞因子的产生。
如图4所示，作者评估了OPNs@LMWH对结肠炎小鼠的治疗效果。对结肠炎小鼠口服施用OPNs@LMWH，能够有效抑制小鼠体重的减轻和结肠的缩短以及脾脏的扩大，证实了其对结肠的保护效果。组织形态学上的成像也能证实这一点。
图5. OPNs@LMWH恢复肠道内稳态并保护结肠上皮细胞
如图5所示，作者检测了OPNs@LMWH治疗溃疡性结肠炎的机制。作者通过ELISA测得OPNs@LMWH施用后血清中的IL-6以及结肠组织中的IL-6、TNF-α、IL-1β的浓度都有所下降，揭示了OPNs@LMWH的免疫调节能力。免疫组化结果显示OPNs@LMWH施用后绿过氧化酶（MPO）阳性的细胞减少，证实了其能够抑制免疫细胞产生过量的细胞因子，且作者还检测到被促炎细胞因子激活的信号转导通路JAK-STAT的激活减少。此外，免疫荧光染色也显示了肠道自稳态的恢复。
综上所述，本文设计制备了一种逐层纳米粒子，内层为修饰了氧化还原敏感基团的聚赖氨酸，并通过带正电荷的壳聚糖作为中间层，在外层包裹了具有炎症靶向作用的低分子量肝素，该纳米粒子能够同时起到靶向炎症部位高表达的整合素αM从而在结肠炎区域富集以及清除ROS并减少促炎细胞因子的作用，从而对溃疡性结肠炎实现有效治疗。
DOI: 10.1126/sciadv.ado7438
Link: https://doi.org/10.1126/sciadv.ado7438
