中山大学王海霞、陶玉和李明强团队Nano Today: 体内调控纳米蛋白冠，搭载中性粒细胞便车，治疗急性肝衰竭

急性炎症发生后，免疫细胞会被快速激活并迅速趋向炎症部位，其中，中性粒细胞以其数量优势和胞吞胞吐特性，成为高效运输药物的天然“便车”（载体）。活化的中性粒细胞可以通过补体调理作用增强对纳米药物的内化，随后在炎症部位通过细胞胞外陷阱(NETs)的形成实现药物的定点释放。如何在体内提高纳米药物表面补体蛋白沉积以增强补体调理作用，仍需要深入探讨。针对此，中山大学附属第三医院科研团队设计了一种免疫球蛋白G（IgG）预包被的脂质体（Lips）纳米颗粒，体内增强纳米蛋白冠补体调理作用以搭载中性粒细胞“便车”，高效靶向急性炎症部位，显著缓解急性炎症所造成的肝脏损伤。相关工作以“Complement opsonized protein corona activated by precoated immunoglobulin enables neutrophil-hitchhiking for rapid and enhanced drug delivery for acute liver failure recovery”为题发表在Nano Today上，陈可滢为本文的第一作者，王海霞、陶玉和李明强为本文的通讯作者。

本研究将IgG蛋白分子通过物理吸附在Lips表面形成预吸附蛋白冠，使得IgG的Fc端暴露在Lips外侧，进入到血液后，能显著提高血清中补体C3在蛋白冠中的富集以及裂解（iC3b为C3的一种重要裂解产物），形成C3及iC3b高含量的血清蛋白冠。活化的中性粒细胞膜表面C3受体表达量提高，会增强对补体调理后（富C3蛋白冠）Lips的摄取，进而提高纳米药物被递送到炎症部位的效率和特异性（图1A-B）。基于此，本研究将水飞蓟素载入到该脂质体纳米药物递送系统中，搭载中性粒细胞“便车”到达炎症部位，而后随着NETs的形成，载药颗粒被释放并再次被炎症部位细胞摄取，从而高效消除炎症部位的有毒活性氧成分，并诱导巨噬细胞向M2抗炎表型极化，最终实现受损肝脏的修复（图1C）。

图1. Silymarin@Lip@IgG搭载中性粒细胞便车以增强炎症靶向并缓解急性肝衰竭的示意图。

【文章要点】

本研究首先筛选了各种蛋白质预修饰脂质体(Lips)，发现预孵育IgG蛋白冠的脂质体纳米颗粒（Lip@IgG）显著地诱导了C3补体调理作用。值得注意的是，物理吸附IgG比共价键合IgG更有利于蛋白的Fc端更多地暴露在外侧，促进C3补体调理作用（图2）。在急性炎症条件下，活化的中性粒细胞补体受体表达量提高，因此中性粒细胞得以携带大量表面富含C3的Lips，随后快速运输并精确靶向到炎症部位（图3-4）。

图2. 蛋白预修饰脂质体的制备及补体调理的表征。

图3. 急性肝衰竭小鼠血液中白细胞对IgG预修饰的Lips的摄取及脏器靶向行为的研究。

图4. 体内白细胞便车作用及Lips在血液及脏器细胞分布。

体外研究验证了活化的中性粒细胞对Lips的胞吞和胞吐现象，激活的中性粒细胞对高浓度IgG预吸附的Lips有较好的内吞能力，且中性粒细胞“挟持”Lips到达炎症状态的肝脏后通过NETs能顺利释放Lips（图5）。进一步地，负载了水飞蓟素（Silymarin）的脂质体可高效清除ROS并调节巨噬细胞向M2抗炎表型转化。在炎症环境下，验证了中性粒细胞释放Silymarin@Lip@IgG并有效治疗严重受损的肝细胞（图6）。

图5. 中性粒细胞对Lips的胞吞和胞吐作用及肝细胞对胞吐后的Lips的再次摄取。

体内实验结果显示，Silymarin@Lip@IgG载药系统通过静脉注射后，可以显著减轻小鼠的肝损伤（图7）。其中，肝功能指标检测表明血液中丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天门冬氨酸氨基转移酶（AST）水平降低。同时，肝脏中丙二醛（MDA）和H₂O₂显著降低，证实肝脏的脂质过氧化和氧化应激得到了极大的改善。GSH含量与健康组水平相当，说明治疗后恢复了细胞抗氧化、蛋白质巯基保护和氨基酸跨膜运输等的能力。此外，Silymarin@Lip@IgG组中小鼠肝脏抗炎基因（Mrc-1、IL-10、Arg-1）的mRNA表达量显著升高。而用于编码谷胱甘肽过氧化物酶的Gpx-1的mRNA表达量也显著增加，说明在Silymarin@Lip@IgG处理后可有效增强其还原有机氢过氧化物和H₂O₂的催化活性，保护细胞免受过氧化损伤。

图6. 载药Lips的体外细胞治疗效果。

图7. Silymarin@Lip@IgG对急性肝衰竭小鼠的体内治疗作用。

【结论】

该研究通过IgG蛋白预修饰Lips，基于血液中补体调理作用，促进体内蛋白冠中C3的沉积，而后战略性地搭载中性粒细胞进行炎症靶向药物递送，实现对急性肝衰竭的有效治疗。该研究为纳米蛋白冠的体内调控提供了新方法，为纳米药物治疗急性炎症类疾病提供了新策略。

参考文献：

Keying Chen, Chunxiong Zheng, Yunjuan Lv, Pengkai Zhao, Tong Lin, Yanteng Xu, HuiminKong, Ke Yi, Qingguo Zhong, Mingqiang Li*, Yu Tao*, Haixia Wang*, Complement opsonized protein corona activated by precoated immunoglobulin enables neutrophil-hitchhiking for rapid and enhanced drug delivery for acute liver failure recovery, Nano Today 59 (2024) 102512.

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.nantod.2024.102512