文獻解讀|基于內源性核糖體重組蛋白的mRNA可吸入納米制劑用于逆轉博萊霉素誘導的小鼠模型肺纖維化

特發性肺纖維化（IPF）是一種進行性且最終致命的呼吸系統疾病，在全球范圍內影響超過500萬人。IPF是一種由肺泡上皮細胞（AEC）異常引發的疾病，異?；罨姆紊掀ぜ毎梢援a生使成纖維細胞遷移、增殖和分化為活性肌成纖維細胞的介質。異常的成纖維細胞病灶分泌過量的細胞外基質（ECM），主要為膠原蛋白，導致肺組織纖維過度瘢痕化，肺泡結構破壞。因此，肺內ECM的局部清除和纖維化肺泡的上皮再生對于逆轉這種疾病的進展至關重要。然而，目前針對IPF的臨床藥物治療僅僅是減緩了疾病的進展和肺功能的惡化，卻無法恢復纖維化肺泡的功能，只能帶來一定的緩解。在某些情況下，一些藥物甚至會產生副作用。IPF的有效治療策略尚不明確，但刻不容緩。

基質金屬蛋白酶（MMPs）是一類由多種蛋白水解酶組成的酶。其中，MMP13在ECM成分的降解中扮演重要角色。在纖維化肺組織中，盡管MMP13的表達增加，但由于肺內ECM的大量產生和膠原溶解不平衡，隨著IPF進展ECM沉積不斷增加，導致肺纖維化程度加重。在纖維化病灶中，增加MMP13可加速ECM降解，恢復肺泡空間。此外，IPF的完全恢復還需要修復和再生受損的肺泡上皮細胞，以修復和重建完整的肺內氣體交換空間，維持正常的肺功能。肺泡上皮細胞的修復需要干細胞，即Ⅱ型肺泡上皮細胞（AEC2s）。在IPF的發病過程中，部分AEC2s會出現上皮-間質轉化、衰老、凋亡、甚至衰竭，角質細胞生長因子（KGF）是一種促進AEC2s有絲分裂的潛在因子，能誘導AEC2s增殖，抑制TGF-β1生成，提高表面活性蛋白分泌，有利于纖維化肺泡的上皮再生。因此作者推測MMP13和KGF聯合治療可加速肺內ECM的清除和重建被破壞的纖維化肺泡，從而逆轉IPF的進展，改善肺功能。

本研究開發了一種可吸入的納米遞送系統，共載基質金屬蛋白酶13 mRNA (mMMP13) 和角化細胞生長因子（KGF），傳遞到纖維化的肺組織中，從而逆轉博萊霉素誘導的小鼠模型的肺纖維化。魚精蛋白是一種陽離子核衍生蛋白，已被廣泛用于基因傳遞的研究中，然而，魚精蛋白與核酸之間的過度縮合反應，在一項癌癥疫苗研究中表現出有限的轉染效率。此外，由于其在人體內的異質性，存在交叉反應的潛在風險，限制了魚精蛋白在臨床中的應用。核糖體蛋白是一組與核糖體RNA（rRNAs）結合形成核糖體的內源性蛋白質，具有多種等電點（pIs）和分子量（MWs）的陽離子蛋白，可將異源交叉反應的風險降到 低，在生物醫學領域中應用前景更廣闊。此外，核糖體蛋白等電點的多樣性賦予了其正電荷的靈活性，核酸可以以仿生的方式濃縮成納米復合物。在本研究中，開發了一種具有不同理論等電點但分子量相近的多種核糖體蛋白。通過評估核糖體蛋白聚合的螢火蟲熒光素酶(mFluc) mRNA的體外轉染效率，篩選出最佳的核糖體重組蛋白用于遞送mMMP13。以核糖體蛋白聚合的mMMP13為核心、雙功能肽修飾的冠狀層和具有聚乙二醇化的KGF外保護層組裝成納米顆粒。當通過噴霧器吸入時，被微滴攜帶的納米制劑沉積在肺泡中，隨后滲透到間質纖維化灶，外層KGF在MMP2觸發后被原位釋放，RGD基序嫁接的核心暴露并特異性靶向于富含整合素的肌成纖維細胞和受損的AEC2s中，用于mMMP13的細胞內傳遞。在肺纖維化小鼠模型中，吸入式納米制劑治療加速了大量膠原蛋白的降解和肺泡上皮再生過程，進而協同恢復肺泡完整性，改善肺功能。