多模式動物活體成像在病毒性肺炎治療可吸入納米催化療法開發中的應用
近日，天津醫科大學/天津大學鄭斌教授與清華大學程功教授團隊合作，在開發新型病毒性肺炎可吸入納米催化療法方面取得了新的進展。相關研究成果已經發表在國際權威期刊《Nature Materials 》（IF=37.2、一區top期刊）上。
肺炎作為一種主要由病毒和細菌感染引發的常見疾病，在全球范圍內造成了沉重的疾病負擔。特別是呼吸道病毒引發的肺炎，由于其可通過氣溶膠和飛沫高效傳播的特性，極易造成集群感染，對人類健康和社會穩定構成嚴重威脅。呼吸道病毒通過內吞作用進入細胞，積聚在內質體中并引發 NADPH 氧化酶 2（Nox2）的活性。Nox2 氧化酶的活化會產生大量活性氧（ROS），進而導致大量促炎細胞因子的產生，進而誘發急性呼吸窘迫綜合征、嚴重的心肌損傷和呼吸衰竭。目前，臨床上主要根據不同癥狀進行藥物治療，包括激素和免疫調節劑，但這些治療方法往往具有毒性和副作用，導致治療效果不理想。因此，亟需開發靶向性好、安全性高的病毒性肺炎治療策略。
下調炎癥區域的 ROS 水平對于緩解炎癥、保護組織免受氧化損傷和抑制病毒復制至關重要。正常細胞靠超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）等一系列酶類抗氧化劑維持氧化還原平衡。但是，天然酶在疾病治療中的應用面臨著諸多挑戰與限制，因其由蛋白質和 RNA 分子組成，易受環境影響、病理條件下易失活。為了解決天然酶抗氧化劑的這些不足，人們設計并構建了 “納米酶”來替代天然酶的抗氧化功能。有研究表明納米酶可用于治療多種與炎癥相關的疾病，然而，由于病毒性肺炎內部的炎癥情況極為復雜，要在炎癥部位精確輸送和積累納米酶以治療病毒性肺炎是極具挑戰性的。
在本研究中，作者開發了一種可降解且生物相容性好的鈰基單寧酸（CeTA）納米酶，并將其與一種自組裝肽結合，創建了一種鼻腔吸入的納米酶催化療法（CeTA-GGGKLVFF-tk-PEG，簡稱 CeTA-K1tkP；tk：硫酮連接體；PEG：聚乙二醇），用于治療病毒性肺炎。在 ROS 含量較高的炎癥區域，CeTA-K1tkP 上的硫酮鍵發生裂解，導致親水性PEG脫落，多肽發生β折疊并形成纖維結構，大量靶向聚集至炎癥部位。同時，這些結構中的 CeTA 納米酶具有SOD、CAT多種類酶功能，能有效消除 ROS 和緩解炎癥，同時避免系統性免疫抑制。在甲型流感病毒（Flu A）或仙臺病毒（SeV）介導的病毒性肺炎模型中，作者利用CeTA-K1tkP 進行治療后，發現過度氧化的環境能夠顯著改善，肺部炎癥得到緩解。ITC和分子對接實驗結果表明，CeTA-K1tkP 能與甲型流感病毒的血凝素（HA）和 SeV 的血凝素-神經氨酸酶（HN）蛋白結合，這可能是 CeTA-K1tkP 發揮病毒中和作用的原因。因此，CeTA-K1tkP 納米平臺為治療以肺炎為代表的各種深部炎癥提供了一個前景廣闊的范例。
文章中，在體內模型內驗證 CeTA-K1tkP 的特異性聚集效應時，使用了廣州博鷺騰生物科技有限公司AniView多模式動物活體成像系統進行成像。具體為在脂多糖（ LPS） 誘導的急性肺炎小鼠模型中，通過鼻腔吸入給予經Cy5.5修飾的功能化 CeTA。由圖可知，隨給藥時間的延長，除 CeTA-K1tkP 組外，其他各組小鼠的肺部熒光均明顯減少。七天后，CeTA-K1tkP 組肺炎小鼠肺部熒光保留最多。
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https://doi.org/10.1038/s41563-024-02041-5
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