基因工程纳米颗粒将地塞米松直接输送到发炎的肺部

时间：2021-06-17 00:00:00 来源：网络整理

加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的纳米工程师开发出了模仿免疫细胞的纳米颗粒，可以针对肺部的炎症，并将药物直接输送到需要的地方。为了证明这一概念，研究人员在纳米颗粒中注入地塞米松药物，并将其注射到肺部组织发炎的小鼠体内。给小鼠注射纳米颗粒后，炎症得到了完全治疗，而标准的给药方法在药物浓度上没有任何效果。

研究人员在6月16日的《科学进展》杂志上报道了他们的发现。

这些纳米颗粒的特别之处在于，它们被包裹在一层细胞膜上，这层细胞膜是经过基因改造的，用来寻找并结合炎症的肺细胞。它们是加州大学圣地亚哥分校纳米工程教授张良方实验室开发的所谓细胞膜涂层纳米粒子的最新产品。他的实验室以前曾使用细胞膜涂层的纳米颗粒来吸收MRSA产生的毒素;治疗脓毒症;训练免疫系统对抗癌症。但是，虽然这些以前的细胞膜是自然地来自人体细胞，但用于包裹地塞米松填充纳米颗粒的细胞膜不是。

“在这篇论文中，我们在收集细胞膜之前使用基因工程方法编辑细胞表面蛋白质。这大大提高了我们的技术，允许我们在细胞膜上精确地过表达某些功能蛋白，或敲除一些不良蛋白。”

张博士实验室的研究生、论文第一作者Joon Ho park说，研究人员注意到，当内皮细胞出现炎症时，它们会过表达一种名为VCAM1的蛋白质，其目的是吸引免疫细胞到炎症部位。作为回应，免疫细胞会表达一种名为VLA4的蛋白质，它会寻找并与VCAM1结合。

park说:“我们设计细胞膜来表达完整版本的VLA4。”“这些膜不断过表达vvla4，以寻找VCAM1和炎症部位。这些工程细胞膜允许纳米颗粒找到发炎的部位，然后释放纳米颗粒内部的药物来治疗发炎的特定区域。”

虽然纳米颗粒不会直接提高药物的疗效——在这种情况下是地塞米松——但将其集中在目标部位可能意味着需要更低的剂量。这项研究表明，地塞米松在感兴趣的位置积累的水平更高，速度更快，比标准给药方法。

“我们提供的是与临床使用的完全相同的药物，但不同的是，我们将药物集中到感兴趣的点，”park说。“通过这些纳米颗粒靶向炎症部位，这意味着更大一部分药物将最终到达需要的地方，在其积累和发挥作用之前无法被身体清除。”

研究人员指出，这种基因工程细胞膜方法是一种平台技术，理论上不仅可以用于治疗身体其他部位的炎症(VCAM1是炎症的普遍信号)，而且还可以用于更广泛的应用案例。

park说:“这是一个多功能的平台，不仅适用于肺部炎症，还适用于任何一种VCAM1上调的炎症。”“这项技术可以推广;这种被细胞膜包裹的纳米颗粒不需要过度表达VLA4，它可以被替换成另一种蛋白质，以瞄准身体的其他部位或完成其他目标。”

为了设计细胞膜来过表达VLA4蛋白，park和团队首先将VLA4基因包装成病毒载体。然后，他们将这种重新编程的病毒载体插入实验室培养的小鼠宿主细胞中。这些细胞将病毒载体携带的基因整合到它们自己的基因组中，从而产生持续过表达VLA4的细胞膜。

研究人员的下一步是使用人类细胞膜，而不是小鼠细胞膜来研究这一过程，这些细胞膜被设计成表达人类版本的VLA4。这项技术要在人体临床试验中进行测试还需要很多步骤，但研究人员表示，该平台技术的这些早期结果令人鼓舞。

“通过利用现有的基因编辑技术，这项研究将细胞膜包裹的纳米颗粒提升到了一个新的水平，并为靶向药物递送和其他医疗应用开辟了新的机会，”张教授总结道。

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Genetically engineered cell membrane-coated nanoparticles for targeted delivery of dexamethasone to inflamed lungs