Sci. Adv. | 海胆状氧化铈纳米酶用于增强骨关节炎的基因治疗

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*本文首发于“纳米酶Nanozymes”公众号，2023年6月15日

*编辑：杜江

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骨关节炎（OA）是世界上最常见的退行性关节疾病。研究人员在调节关节软骨细胞外基质（ECM）治疗骨关节炎（OA）方面进行了大量探索，但仍无法通过疾病改善疗法完全阻断OA的恶化。为解决这一重大问题，近期在Science Advances杂志上发表了题为“Urchin-like Ceria Nanoparticles for Enhanced Gene Therapy of Osteoarthritis”的文章。文章第一作者为上海交通大学医学院附属瑞金医院硕士研究生陈浩祎，通讯作者为上海交通大学医学院附属瑞金医院倪大龙研究员（国家“四青”，上海市海外高层次人才计划入选者）、上海交通大学医学院附属瑞金医院郭蕾研究员和上海交通大学医学院附属瑞金医院王韩助理研究员。

图1 海胆状ceria NPs联合miR-224-5p增强骨关节炎的基因治疗

作者从OA患者中鉴定了miR-224-5p，并在基因缺陷小鼠的关节软骨中验证其功能，该基因的上调明显保护了骨关节缺损并预防其恶化。随后研究人员设计了一种具有海胆状结构的Ceria NPs，用于OA基因治疗。与传统的球形Ceria NPs相比，海胆状Ceria NPs可以高效地将miR-224-5p递送到细胞中。此外，海胆状Ceria NPs由于其特殊的结构，在清除活性氧抑制炎症反应方面具有更好的性能。体外实验表明，海胆状Ceria NPs/miR-224-5p具有抗炎、抗氧化、抗细胞凋亡和促进自噬的能力。在DMM诱导的OA小鼠模型中，海胆状Ceria NPs/miR-224-5p在逆转TNF-α诱导的ECM代谢失衡、抑制滑膜肥大和新生血管形成以及缓解关节间隙狭窄和软骨下骨硬化方面也表现出良好的性能。体内外实验证明，海胆状Ceria NPs/miR-224-5p系统能够从多方位抑制OA进展。

图2 miR-224-5p能有效的缓解OA进展

图3 Ceria NPs的表征

图4 Ceria NPs/miR-224-5p减少氧化应激，抑制细胞凋亡，促进细胞自噬

图5 Ceria NPs/miR-224-5p保护关节软骨细胞ECM，抑制新生血管形成和滑膜肥大

图6 Ceria NPs/miR-224-5p体内影像学检测和组织学染色结果

综上所述，本研究验证了OA治疗的新靶点，极大的克服了先前研究的局限性，将为基因治疗药物的临床开发和应用提供有前景的范例。近年来，倪大龙教授课题组围绕“纳米修复医学”开发了系列纳米药物，使其能够富集在受损器官/组织，通过清除活性氧并联合微环境调控、免疫调节、基因输送等方式修复肝、肾、肠、骨等器官损伤，并揭示了相关机理。

撰稿：陈浩祎

审阅：杜江

编辑：杜江