浙大团队研发ROS响应纳米颗粒递送奥贝胆酸治疗硬胆管炎

原发性硬化性胆管炎（PSC）是一种罕见且进展缓慢的胆汁淤积性肝病，其特征为胆管的慢性炎症和纤维化。尽管PSC的病因尚未完全明了，但其与炎症性肠病（IBD）有很强的相关性，约60-80%的PSC患者同时患有IBD。目前，PSC尚无FDA批准的有效治疗方法，肝移植是唯一的治愈手段。奥贝胆酸（OCA）作为一种有效的法尼醇X受体（FXR）激动剂，在抑制胆汁酸合成和促进胆汁酸排出方面表现出潜力，已在原发性胆汁性胆管炎（PBC）和PSC的临床试验中显示出疗效。然而，OCA的使用也伴随着潜在的肝毒性问题，这限制了其在临床上的广泛应用。
近年来，研究人员开发了多种响应性材料用于调控体内的活性氧（ROS）水平，以减少炎症反应并保护宿主细胞免受损伤。这些材料包括支架、凝胶和纳米颗粒（NPs）等。在急性肺损伤、心肌梗死和脊髓损伤等疾病中，ROS响应性纳米颗粒已被证明能够靶向炎症组织并有效递送治疗药物。因此，在PSC的管理中，通过ROS响应性纳米颗粒递送药物，减少OCA诱导的肝细胞凋亡，同时增强肝细胞的功能，是一种具有前景的治疗策略。
近日，浙江大学医学院第一附属医院国家传染病医学中心曹红翠团队在Journal of Controlled Release杂志发表了题为ROS-responsive nanoparticle delivery of obeticholic acid mitigate primary sclerosing cholangitis的研究论文。他们开发了一种新的治疗方法，由OCA包裹在活性氧(ROS)相应的可生物降解聚合物中，并进一步覆盖人类胎盘源间充质干细胞(hP-MSC)膜(MPPFTU@OCA)组成。使用PSC患者衍生的类器官模型，评估了其细胞摄取和细胞毒性。并利用H2O2刺激的PSC衍生类器官，通过测量线粒体三磷酸腺苷(ATP)浓度、ROS水平和膜电位(ΔΨm)，验证了MPPFTU@OCA抑制线粒体ROS从而减轻细胞凋亡的能力。为PSC的治疗提供了潜在的治疗方法。

参考文献来源

图示描述：
1）研究的整体实验设计。图1展示了用去氧胆酸（OCA）负载的人胎盘间充质干细胞膜（hP-MSC膜）伪装的聚合物纳米颗粒（MPPFTU@OCA）的制备过程，以及这些纳米颗粒在小鼠肝脏中的靶向分布和作用机制。研究人员首先通过静脉注射将纳米颗粒注入到3,5-二乙氧羰基-1,4-二氢-1,4-二氮杂萘（DDC）诱导的PSC模型小鼠体内。由于活性氧（ROS）水平的增加，纳米颗粒能够靶向进入受损肝细胞并释放OCA，从而激活FXR受体，抑制胆汁酸的合成，促进胆汁酸的分泌，并减少ROS引发的线粒体损伤。

图1

2）表征验证了所制备纳米颗粒的结构和功能特性。透射电子显微镜（TEM）图像展示了PPFTU@NPs、MPPFTU@NPs和MPPFTU@OCA的形貌，显示出纳米颗粒的均匀球形结构。动态光散射（DLS）结果显示，三种纳米颗粒在水、PBS和PSC患者血清中的胶体稳定性均较好。此外，SDS-PAGE分析表明，hP-MSC膜与PPFTU@NPs包被后的蛋白质谱与hP-MSC膜的蛋白质谱一致，证明了hP-MSC膜的成功包被。最后，作者通过DPPH自由基清除实验验证了纳米颗粒的抗氧化能力，结果显示MPPFTU@OCA能够显著清除ROS。

图2

3）MPPFTU@OCA在体外的生物相容性。图3展示了在PSC患者来源的类器官模型（ICOs和LOs）中的细胞毒性实验结果。实验表明，在1μg/mL的OCA等效浓度下，MPPFTU@OCA对THLE-2细胞和PSC类器官没有显著的细胞毒性。此外，通过免疫荧光染色，研究人员观察到ICOs中胆管细胞标志物CK19和CK7的阳性表达，及LOs中成熟肝细胞标志物HNF4α、CYP3A4和ALB的阳性表达，证明了类器官模型的成功建立。

图3

4）MSC膜对纳米颗粒靶向炎症肝脏和抵抗巨噬细胞吞噬的增强作用。研究人员在PSC小鼠模型中进行体内分布实验，发现与裸露的PPFTU@NPs相比，包被hP-MSC膜的MPPFTU@NPs在小鼠肝脏中的滞留时间显著延长。此外，免疫组化结果显示，MPPFTU@OCA处理组的小鼠肝脏中巨噬细胞浸润显著减少。

图4

5）MPPFTU@OCA对DDC诱导的PSC小鼠模型胆汁淤积的缓解效果。通过血清生化指标检测，MPPFTU@OCA显著降低了胆管炎小鼠的ALT、AST、ALP和TBIL水平。此外，组织病理学分析显示，MPPFTU@OCA处理组的小鼠肝脏纤维化和胆管周围的巨噬细胞浸润显著减少，显示出其对肝脏损伤的保护作用。

图5

6）利用PSC患者来源的类器官模型，证明了MPPFTU@OCA可以逆转线粒体介导的ICO细胞凋亡。

图6

全文总结：
本研究利用PSC患者来源的类器官模型进行药物筛选和机制研究，类器官模型作为体外三维细胞模型，能够更好地模拟肝脏组织的结构和功能，提供了一个接近体内生理状态的实验平台。在PSC类器官模型中，MPPFTU@OCA能够有效减少线粒体ROS，降低细胞凋亡水平，展现了其在肝脏疾病治疗中的潜力。

参考文献：Yao, Qigu et al. “ROS-responsive nanoparticle delivery of obeticholic acid mitigate primary sclerosing cholangitis.” Journal of controlled release : official journal of the Controlled Release Society, vol. 374 112-126. 12 Aug. 2024, doi:10.1016/j.jconrel.2024.08.006

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