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《MedComm》:四川大学造出「蓝光一照就变硬「的载药凝胶,MIF siRNA+GDNF双弹原位缓释,完全横断脊髓损伤小鼠后肢重新落地

《MedComm》:四川大学造出「蓝光一照就变硬「的载药凝胶,MIF siRNA+GDNF双弹原位缓释,完全横断脊髓损伤小鼠后肢重新落地
来源于:纳米医学网 | 作者:小 N | 发布时间:2026-10-28 | 浏览:1
《MedComm》:四川大学造出"蓝光一照就变硬"的载药凝胶,MIF siRNA+GDNF双弹原位缓释,完全横断脊髓损伤小鼠后肢重新落地

 

 

 

《MedComm》:四川大学造出

脊髓损伤(SCI)带来的是毁灭性残疾:感觉与运动功能丧失、内脏器官失控、自主神经调节崩溃。损伤后的病理过程极为复杂——急性机械破坏之后是漫长的二次损伤:炎症细胞涌入、活性因子风暴、胶质瘢痕与轴突再生抑制环境彼此叠加,使得"既想让神经元重新长出来、又想压住神经炎症"这两件事几乎无法靠单一手段同时达成。基因治疗给了新选项:siRNA(小干扰RNA)能在翻译前沉默目标基因,学界已用它靶向CCL2、PTEN这类抑制轴突再生或推动炎症的分子。但siRNA纳米复合物有两大软肋:一是易被肝肾清除,被迫反复给药;二是SCI创面环境复杂,需要遗传物质精准抵达靶细胞、并在局部维持高浓度活性。蛋白治疗同样重要也同样脆弱:GDNF(胶质细胞系来源神经营养因子)、NT-3、NGF等神经营养因子支持神经元存活、生长与分化,受损轴突在有营养因子滋养下可以再生;然而蛋白质结构极易受损伤局部温度、pH影响,还被蛋白酶随手降解,局部注射后活性所剩无几。两大痛点交汇成一个真问题:需要一个能同时装载siRNA和蛋白、避免酶解、多点共存、原位滞留且可控释放的载体。光固化水凝胶支架因可注射、柔顺、可降解而被看好,但把"基因复合物"装进水凝胶还要求保住其生物活性。为此,四川大学沈国波/柯达(Ke Men)团队(第一作者Yan Gao)设计了一种光固化脂质纳米颗粒凝胶(PLNG)支架,把靶向巨噬细胞迁移抑制因子(MIF)的siRNA与GDNF蛋白同时装进去,注射到损伤部位、405 nm蓝光一照即完成"溶胶-凝胶"转变,原位缓释双药修复脊髓。研究发表于MedComm(2025;6:e70099,DOI: 10.1002/mco2.70099)。


◆ 一、双药装载:阳离子NP包siRNA,化学接枝固定GDNF

先说载体本身。脂质纳米颗粒(NP)按DOTAP(阳离子脂):胆固醇=1:1摩尔比氯仿溶解、60°C旋蒸成膜、5%葡萄糖水化、950 W超声(开5 s/停5 s)2 min制备:粒径51.51±3.2 nm、电位+41.97±1.2 mV,球形均一,在293T与RAW264.7细胞中活力优于25 kDa PEI(经典阳性对照)。N/P重量比4:1即可完全结合siRNA;形成siRNA/NP复合物后粒径升至144.3±11.55 nm(电镜平均约120 nm)、电位维持+49.46 mV;RNase降解实验里,裸siRNA早已被啃干净,复合物条带仍清晰——NP是合格的"防弹衣"。GDNF则走另一条路:小鼠GDNF截短体(113–211 aa)连gp67信号肽、10×His、Sumo标签与TEV酶切位点克隆入pFastBac1,Sf9细胞+Bac-to-Bac杆状病毒系统表达,Ni亲和层析、TEV切标签、HiTrap Q阴离子交换、Superdex 200分子筛四级纯化,得到单体-二聚体混合物。凝胶基座是明胶甲基丙烯酰(GM,GelMA):I型猪皮明胶10 g/100 mL PBS与8%质量分数甲基丙烯酸酐反应3 h、透析一周冻干,配成5%溶液加0.25%可见光引发剂LAP。GDNF先用MAL-PEG2000-NHS做迈克尔加成(GDNF的-SH接马来酰亚胺,NHS端接凝胶的氨基)化学锚定到GM上,再与siRNA、NP、LAP混合,405 nm蓝光30 s即可固化成型。


◆ 二、降解与释放:78 h降解完,7天后释放的siRNA仍能沉默80%的MIF

用FITC-GDNF与Cy3-siRNA双标追踪释放过程:支架在78 h完全降解并同步释药;与游离GDNF相比,负载于支架的GDNF在第5天释放速率显著放缓;siRNA方面,初始投入1 µg,PLNG支架7天后储存量仍>0.8 µg,而仅用NP包裹的siRNA几乎损失一半。更关键的是"放出来的药还是药":7天洗脱上清转染RAW264.7细胞,转染荧光强且无明显细胞毒,MIF mRNA相对表达被压到对照的40%——缓释全程保持生物活性,一次给药覆盖数天(图1)。

支架制备表征:NP/siRNA粒径电位、SEM微结构、78 h降解与GDNF/siRNA七日缓释

支架制备表征:NP/siRNA粒径电位、SEM微结构、78 h降解与GDNF/siRNA七日缓释


◆ 三、体外双效:巨噬细胞从M1翻向M2,脊髓原代神经元轴突长2倍

siMIF/NP在HT22(神经元系)与RAW264.7中都能高效转染(Cy3强阳性);LPS刺激的RAW264.7里,siMIF/NP使MIF mRNA降50%,流式显示M1型(F4/80⁺CD86⁺,促炎)占25.83%、M2型(F4/80⁺CD206⁺,修复型)升至17.16%——MIF沉默把巨噬细胞从"火上浇油"推向"收拾残局"。因子层面:TNF-α、IL-1β(两大促炎主力)降到0.5倍/2倍方向,而IL-10升22倍、IL-4升3.3倍(抗炎/修复型因子)。GDNF这一半的功能同样直接:原代脊髓神经元24 h即见轴突开始生长,48 h满视野都是生长中的轴突;NF-160(神经丝中链蛋白,轴突骨架标志)染色下长轴突的神经元数目远超对照(对照仅1–2个);分枝点数、分支级数、总分枝数与突起总长分别为对照的2倍、1.3倍、2倍与2倍。一支针剂,两种细胞各取所需(图2)。

siMIF/NP促M2极化与抗炎因子上调;GDNF促原代脊髓神经元轴突生长与分枝量化

siMIF/NP促M2极化与抗炎因子上调;GDNF促原代脊髓神经元轴突生长与分枝量化


◆ 四、行为学:第4天开始恢复,BMS打到3–4分,足迹出现完全足底踏地

疗效实验用T9–T10全横断模型(显微剪离断脊髓),7周龄BALB/c每组10只:SCI组、GDNF-GM组(35 µg GDNF)、PLNG/siMIF组(35 µg siMIF+140 µg NP)与联合GDNF-PLNG/siMIF组。首次给药开皮肤注入损伤灶、即刻蓝光固化30 s成胶;第7天起第2、3次给药无需再切开,经皮注射到伤处光照固化即可。BMS评分(开放场后肢运动21分制,看关节活动、足底踏地与步态协调):联合组第4天即开始恢复,三剂后达3–4分,高于两个单药组,SCI组全程无恢复。后肢表型:SCI组双肢瘫痪伴 toe curling(足趾蜷缩),联合组左后足强有力展开、偶见负重足底踏地,右后肢出现踝关节活动。足迹实验(前肢红墨水、后肢蓝墨水):SCI组轨迹弯曲、印迹粗钝,两个单药组轨迹趋直但仅划步(sweeping)无踏地,联合组轨迹笔直、足印清晰、出现足底踏地,步宽、步长与足印面积接近正常——这是"能踩下去"的质变(图3)。


◆ 五、组织修复:横断处不再断开,髓鞘保持完整

取材照片:联合组脊髓结构完整、病灶处未见横断缺损。H&E系列切片:联合组组织相连且形态整合,为神经传导重建提供通路;Luxol Fast Blue(LFB,铜酞菁类染料,专染髓鞘磷脂)染色:SCI、GDNF-GM与PLNG/siMIF三组髓鞘破损不整,联合组髓鞘轮廓清晰完整。免疫荧光三项抑制性指标全线回落:CD68⁺(巨噬细胞)与Iba1⁺(小胶质/巨噬细胞)在联合组病灶区显著减少;GFAP⁺(星形胶质细胞标志,胶质瘢痕主力)在SCI组弥漫高亮、联合组显著降低——既抗炎又抑制胶质瘢痕(图4)。神经元端:Tubulin(β-tubulin III,神经元分化早期标志)在联合组病灶区最多,NeuN⁺(成熟神经元核抗原)荧光强度最强,CD31⁺(血管内皮)细胞显著增多,提示新生血管与神经元重塑同步发生,主要脏器HE无显著毒性(图5)。


◆ 六、蛋白组揭底:656 vs 32,联合治疗调动的蛋白是单药的"军团级"

Astral DIA定量蛋白组给出分子级答案:与SCI组比较,联合组差异蛋白多达656种,GDNF-GM与PLNG/siMIF分别只有283与305种;三组交集仅32种——联合方案召唤出一支单药根本凑不出的"修复军团"。差异蛋白中联合组577上调、80下调;上调端富集组织修复与信号转导功能分子:Col3a1、Col1a1、Col1a2(三型/一型胶原,细胞外基质与修复支架)、Fn1(纤连蛋白,细胞迁移轨道)、Anxa1(膜联蛋白A1,促炎症消退);下调端富集炎症调控蛋白:Naip5、Adcy2、Map3k7(NF-κB炎症小体关联、cAMP信号与MAPK级联上游)。GO与KEGG注释:联合组在组织修复与炎症调控类注释达21种,通路富集集中于PI3K-Akt、MAPK与TNF信号——与"胶原/整合素上调+促炎通路熄火"的行为学表型闭环(图6)。

蛋白组学:联合组656种差异蛋白(交集仅32),Col3a1/Fn1上调、Naip5/Map3k7下调,富集PI3K-Akt/MAPK/TNF

蛋白组学:联合组656种差异蛋白(交集仅32),Col3a1/Fn1上调、Naip5/Map3k7下调,富集PI3K-Akt/MAPK/TNF

单药GO各有侧重(PLNG/siMIF偏适应性免疫,GDNF-GM偏免疫应答与细胞因子调控),联合组同时拿下免疫应答与种间互作/信号转导(图6、图7)。

本研究把"siRNA抗炎(MIF→M2极化)"与"蛋白促再生(GDNF→轴突生长)"两条腿装进同一支可注射、光固化的PLNG凝胶,78 h降解、7天缓释全程保活,让完全横断小鼠从瘫痪走到足底踏地、病灶从断裂走到结构连续,并用656种差异蛋白(远超单药)重写了PI3K-Akt/MAPK/TNF的免疫版图。它的框架极具可迁移性:把siMIF换成任意炎症靶点siRNA、把GDNF换成NT-3或NGF,同一光固化逻辑就能配出针对脑卒中、外周神经损伤甚至骨关节缺损的"原位药库"——打一针、照三十秒蓝光,把药留在最该待的地方。


◆ 关于纳米医学网(舜纳纳米)

本文的siRNA-LNP制备、GDNF蛋白表达纯化与凝胶缓释表征,都在纳米医学网(Sunlipo Biotech,www.med-nanotech.com)服务目录中:脂质体与LNP递送系统构建、核酸药物(siRNA)递送设计、重组蛋白表达纯化、磷脂-PEG-靶分子偶联物(MAL-PEG-NHS类)定制、粒径电位/TEM表征检测、体内分布与临床前药效/安全性评价——"设计→制备→表征→动物验证"一站式交付。

联系我们:021-5127 9909|sunlipotech@163.com(技术服务)
官网:https://www.med-nanotech.com

参考资料:https://doi.org/10.1002/mco2.70099
全文链接:https://doi.org/10.1002/mco2.70099
声明:仅代表作者个人观点,用于研究用途,如有不科学之处,欢迎留言指正!

(本文配图缺失,发布时需从原文 https://doi.org/10.1002/mco2.70099 手动截图)


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《MedComm》:四川大学造出

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