中性粒细胞纳米海绵吸收促进类风湿性关节炎的蛋白质

加利福尼亚大学圣地亚哥分校的工程师开发出了中性粒细胞“纳米海绵”，可以安全地吸收和中和多种蛋白质，这些蛋白质在类风湿性关节炎的进展中发挥作用。在两种小鼠模型中注射这些纳米海绵有效地治疗了严重的类风湿性关节炎。早期施用纳米海绵也可以预防疾病的发展。

这项工作于9月3日在Nature Nanotechnology上发表。

“纳米海绵是阻止病理分子在体内引发疾病的新范式，”加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院的纳米工程学教授张良芳说。“我们正在开发一种可以阻断其广泛范围的平台，而不是创造治疗来阻断一些特定类型的病理分子，这样我们就能更有效地治疗和预防疾病。”

这项工作是张氏实验室开发的治疗性纳米海绵的最新实例之一。张先生隶属于加州大学圣地亚哥分校医学和摩尔癌症中心工程研究所，他的团队之前开发了红细胞纳米海绵，用于对抗和预防MRSA感染和巨噬细胞纳米海绵治疗和控制败血症。

新的纳米海绵是生物可降解聚合物的纳米颗粒，其涂有中性粒细胞的细胞膜，嗜中性粒细胞是一种白细胞。

中性粒细胞是免疫系统对抗入侵病原体的第一反应者之一。还已知它们在类风湿性关节炎的发展中起作用，类风湿性关节炎是一种慢性自身免疫疾病，其在关节中引起疼痛性炎症并且最终可导致软骨和骨组织的损伤。

当类风湿性关节炎发展时，关节中的细胞产生称为细胞因子的炎性蛋白质。细胞因子的释放表明嗜中性粒细胞进入关节。在那里，细胞因子与中性粒细胞表面的受体结合，激活它们以释放更多的细胞因子，从而将更多的中性粒细胞吸引到关节等等。

纳米海绵基本上将这种炎症级联压在芽中。通过作为微小的中性粒细胞诱饵，它们拦截细胞因子并阻止它们向关节发出更多的中性粒细胞信号，减少炎症和关节损伤。

这些纳米海绵为目前治疗类风湿性关节炎提供了一种有前景的替代方案。例如，一些单克隆抗体药物帮助患者控制疾病症状，但它们通过仅中和特定类型的细胞因子起作用。张说，这还不足以治疗这种疾病，因为有很多不同类型的细胞因子和病理分子参与其中。

“中和一种或两种类型可能不那么有效。所以我们的方法是服用中性粒细胞膜，它们天然具有结合所有这些不同类型细胞因子的受体，并用它们来管理整个炎症分子群体，”张。

“这一策略消除了在此过程中识别特定细胞因子或炎症信号的需要。使用整个中性粒细胞膜，我们立即切断所有这些炎症信号，”第一作者Qiangzhe Zhang博士说。张良芳教授在加州大学圣地亚哥分校的研究小组的学生。

为了制造中性粒细胞纳米海绵，研究人员首先开发了一种从全血中分离中性粒细胞的方法。然后，他们在溶液中处理细胞，使细胞膨胀并破裂，留下膜。然后将膜破碎成更小的碎片。将它们与由可生物降解的聚合物制成的球形纳米颗粒混合，将中性粒细胞膜融合到纳米颗粒表面上。

“这项工作的主要挑战之一是简化整个过程，从分离中性粒细胞，从血液中去除膜，并使这个过程重复。我们花了很多时间搞清楚这一点，最终建立了一个一致的中性粒细胞纳米海绵生产线， “张强哲说。

在严重类风湿性关节炎的小鼠模型中，在发炎的关节中注射纳米海绵导致肿胀减少并且保护软骨免受进一步损伤。纳米海绵的表现与给予小鼠高剂量单克隆抗体的治疗一样好。

当在另一组小鼠中诱导疾病之前施用时，纳米海绵也起到预防性治疗的作用。

张良芳教授提醒说，纳米海绵治疗并不能消除这种疾病。“我们基本上能够控制疾病。它并没有完全消失。但肿胀大大减少，软骨损伤最小化，”他说。