张良方等人Science子刊：改造仿生纳米颗粒新技术！

奇物论

2021-06-20

与炎症相关的化学和生理变化是先天免疫系统的重要组成部分。由于许多疾病与局部炎症增加有关，因此将药物引导至发炎部位可能是一种强大的治疗策略。炎症内皮细胞的一个共同特征是血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）的上调。

基于纳米粒子的平台，尤其是那些用主动靶向配体功能化的平台，有可能成为管理与炎症相关的各种疾病的强大工具。最近，细胞膜涂层技术在纳米医学领域引起了相当大的关注。从红细胞到癌细胞，几乎任何类型的细胞膜均可包裹在纳米颗粒的表面，从而导致具有增强功能的纳米制剂可定制的特定应用。特别地，细胞膜包裹的纳米颗粒已被证明是由于它们延长的循环时间和疾病归巢能力。这些仿生纳米粒子的靶向能力通常由在源细胞上表达的蛋白质介导，这赋予了纳米粒子与各种疾病底物特异性相互作用的能力。

此外，可以使用来自基因工程源细胞的膜来开发细胞膜包被的纳米粒子，而不是依靠后加工方法来引入额外的功能。

鉴于此，加州大学圣地亚哥分校张良方、Ronnie H. Fang等人利用基因工程对细胞膜进行改造，以包裹纳米粒子用于靶向炎症部位。成果以题为“Genetically engineered cell membrane–coated nanoparticles for targeted delivery of dexamethasone to inflamed lungs”发表在Science Advances上。

已知发炎的内皮细胞会上调 VCAM-1 的表达以募集免疫细胞，其对应的配体为VLA-4，但是呢，这是一种复杂的多组分膜结合配体，否则使用传统合成策略是不可能加入的。因此，采用基因工程方式并利用极晚期抗原-4（VLA-4）和VCAM-1之间的特异性亲和力来产生能够靶向炎症的仿生纳米颗粒制剂。此外，还将一种强效抗炎药地塞米松 (DEX) 被用作模型有效载荷，用于治疗炎症。

图|用于将药物靶向递送至发炎肺的基因工程细胞膜包被的纳米粒子

研究人员首先在体外测试了最终纳米制剂在不影响 DEX 活性的情况下靶向发炎细胞的能力。然后，使用内毒素诱导的肺部炎症的小鼠模型在体内评估治疗效果，实验结果显示，仿生纳米颗粒在体内实现了显著的治疗效果。

图|炎症靶向纳米颗粒的研制与表征

图|体内靶向、安全性和治疗效果

总体而言，这项工作利用生物膜涂层的独特优势，利用自然发生的靶标-配体相互作用来设计额外的靶向特异性。这突出了使用基因工程技术扩展细胞膜包被技术的广泛用途的优势。特别是，这种方法的普遍应用将使研究人员能够通过使用自然界中发生的靶点-配体相互作用来简化新的靶向纳米制剂的开发。结合细胞膜涂层固有的生物相容性和生物界面特性，这里介绍的工作可能会引发具有精细功能的仿生纳米医学的新浪潮。

参考文献：

Genetically engineered cell membrane–coated nanoparticles for targeted delivery of dexamethasone to inflamed lungs. Science Advances 2021.

DOI: 10.1126/sciadv.abf7820

https://advances.sciencemag.org/content/7/25/eabf7820