百年老药结合纳米技术登上Nature Nanotechnology

NanoLabs

2021-02-22

肝纤维化（瘢痕化）及其肝硬化是全世界肝脏疾病的发病率和死亡率的主要原因，但目前尚无许可的抗纤维化疗法，并且肝移植的可用性也受到限制。活化的肝星状细胞（aHSC）是肝纤维化的主要效应细胞，通过对慢性肝损伤的反应产生过多的细胞外基质（ECM）。最近的证据表明，aHSCs可以在体内逆转为静态表型，这有助于解决肝纤维化。

先前的研究证明了肝纤维化的自发消退与内源性肽激素松弛素（RLN）之间的关联。aHSC上的松弛素受体家族肽1（RXFP1）的上调促进RLN结合和恢复为静止状态。尽管已证明外源引入RLN可以使患病肝脏中的aHSC失活，但确切的潜在机制仍不清楚。

除了aHSC以外，巨噬细胞还被认为是纤维生成中的“双刃剑”，这表明在肝纤维化的发展和消退过程中，两种细胞之间存在潜在的相互作用。其中，骨髓来源的Ly6C高表达（Ly6Chi）巨噬细胞占受伤肝脏中巨噬细胞总数的主导地位。在纤维化消退期间，Ly6Chi巨噬细胞发生表型转换为Ly6C低表达（Ly6Clo）亚型，其特征在于基质金属蛋白酶（MMP）的上调和炎性细胞因子的下调。然而，这些特性是否使Ly6Clo巨噬细胞具有解决纤维化的能力尚待确定。对控制巨噬细胞表型转换的特定机制以及随后与aHSC相互作用以使肝纤维化消退的更详细的了解可能会为新型抗纤维化策略提供信息。

近年来，人们越来越关注天然存在的肽激素人类松弛素2（RLX）作为治疗剂的可能作用。

成果简介

鉴于此，北卡罗来纳大学黄力夫等人表明编码RLX的质粒DNA（pRLX）的肝靶向性代表了一种潜在的肝纤维化治疗策略。成果以题为“Hepatic macrophages act as a central hub for relaxin-mediated alleviation of liver fibrosis”发表在Nature Nanotechnology上。

体内外存在差异

松弛素是一种抗纤维蛋白肽激素，以前被认为可以直接逆转肝星状细胞的活化以解决肝纤维化。但是，天然形式的RLX对治疗的发展提出了挑战，特别是生产复杂性以及静脉内给药的半衰期非常短（需要连续输注）。因此，最近已研究了几种替代方法，例如发现小分子RXFP1激动剂化合物，腺病毒介导的RLX递送和与PEG化超顺磁性氧化铁纳米颗粒偶联的RLX。这些不同的策略均显示出在体内促进抗纤维化作用。然而，使用纳米粒子介导的递送时，研究人员表明，尽管松弛素基因疗法可降低体内肝纤维化，但体外治疗无法诱导活化的肝星状细胞静止。

图|RLN的体内和体外抗纤维化作用之间存在差异

靶向性脂质体的构建

为此，该课题组使用与氨基乙基乙醇胺（一种在活化的HSC上高度表达的sigma-1受体的有效配体）缀合的脂质纳米颗粒，使肝组织中pRLX的靶向成为可能，并封装了松弛素基因和miR-30a-5p模拟物，从而导致组织RLX水平的特定增加，并在慢性肝损伤后显着抑制纤维化。组合基因疗法可在小鼠肝纤维化模型中实现协同抗纤维化作用。

图|pRLN LPD与miR-30a-5p LPH的组合可达到协同抗纤维化作用

具体机理

重要的是，除了证实pRLX在肝纤维化的病理上不同的小鼠模型中的抗纤维化功效外，研究人员还提供了关键的机制性见解基于RLX的疗法的作用方式。值得注意的是，他们确定了pRLX给药的有效免疫调节作用，从而导致肝修复性Ly6Clo巨噬细胞的扩增和纤维化的减少。

RLN与RXFP1的结合通过孤核受体Nur77的激活促进了巨噬细胞表型从Ly6Chi转变为Ly6Clo。肝巨噬细胞耗竭和体外共培养系统证明Ly6Clo巨噬细胞作为RLN调控的aHSC失活的中间体起着至关重要的作用。研究人员进一步证明，从这些巨噬细胞释放的外泌体负责介导巨噬细胞和aHSC之间的相互影响。具体来说，来自RLN处理的巨噬细胞的外泌体的microRNA（miRNA）分析显示miR-30a-5p的上调，一旦被aHSC吸收，它就会靶向凋亡信号调节激酶1（ASK1），并且可以克服过氧化物酶体增殖剂的不足由aHSCs中的原纤维化激活引起的γ-激活受体-γ（PPAR-γ）。PPAR-γ表达的上调最终使aHSC对RLN介导的失活敏感。

图|巨噬细胞作为调节肝纤维化的中心枢纽

小结：

通过与纳米技术和基础科学的合作，研究人员将巨噬细胞确定为实现aHSC失活的中央枢纽，用于用RLN治疗肝纤维化。组合基因疗法可在小鼠肝纤维化模型中实现协同抗纤维化作用。该发现突出了巨噬细胞在松弛素引发的肝纤维化缓解中所起的关键作用，并证明了通过纳米技术和基础科学的互补应用来设计抗纤维化策略的概念验证方法。

在考虑临床应用之前，需要解决有关pRLX基因疗法对肝纤维化的作用的持久性，可扩展性和安全性的问题。然而，这项研究为利用RLX的固有组织重塑特性提供了新的动力，自从1926年Frederick Hisaw发现RLX以来，它们就一直吸引着研究人员。

参考文献：

Hu, M., Wang, Y., Liu, Z. et al. Hepatic macrophages act as a central hub for relaxin-mediated alleviation of liver fibrosis. Nat. Nanotechnol. (2021).

https://doi.org/10.1038/s41565-020-00836-6