IF 10.6| BioTNT助力生物医学研究：甲基强的松龙修饰的脂质纳米颗粒递送C3转移酶mRNA用于脊髓损伤的联合治疗
2025年2月，复旦大学附属华山医院在国际期刊《Journal of Nanobiotechnology》上发表的，题为“Methylprednisolone substituted lipid nanoparticles deliver C3 transferase mRNA for combined treatment of spinal cord injury”的论文。Haoru Dong, Zongxing He同位第一作者，Jianfeng Li, Huiying Yang, Rong Xie为通讯作者。
背景：脊髓损伤（SCI）是一种具有破坏性的神经病症，可能导致神经功能障碍、长期残疾和严重的功能损伤，对患者及其家庭造成显著的心理和经济负担。全球每年每百万人中新增SCI病例数在8.0至246.0例之间，患病率在236.0至1298.0例之间。甲基强的松龙（MP）是一种抗炎糖皮质激素，是治疗急性SCI的主要药物。尽管几十年来的人体临床试验（包括著名的三阶段NASCIS试验）证实了MP的有效性，但目前仍建议在SCI急性期（8小时内）使用高剂量MP。然而，系统性高剂量MP治疗与严重的不良反应相关，如免疫抑制综合征，可能加重脊髓损伤，增加感染和高血糖的风险。
研究信息：本研究提出了一种创新方法，即用MP替代胆固醇以构建新型脂质纳米颗粒（MP-LNP），旨在增强MP在损伤部位的定位和浓度，从而增强其疗效，同时减轻全身副作用。此外，我们还探索将C3转移酶mRNA整合到MP-LNPs中。C3转移酶是一种强有力的RhoA通路抑制剂，在SCI动物模型中显示出促进神经恢复的潜力，目前正处于临床试验评估阶段。该新型制剂MP-LNP-C3设计用于在减压手术期间直接给药至损伤部位，为SCI提供靶向治疗方式。我们的研究发现突出了这种方法的几个显著优势：首先，将C3转移酶mRNA整合到MP-LNPs中不会破坏纳米颗粒的结构完整性，确保mRNA在脊髓内的高效表达。其次，MP-LNP制剂有效减轻炎症，减少SCI急性阶段高剂量MP治疗相关的副作用。最后，MP-LNP-C3表现出显著的神经保护特性，并促进SCI小鼠模型运动功能的恢复。这些结果共同强调了这种创新的基于LNP的疗法作为推进SCI临床治疗的有前途的途径。
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A3010S0529
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MP的浓度及副作用评估
为比较鞘内注射MP-LNP与脉冲疗法的副作用，实验设置MP-LNP组、鞘内注射（MP-IO）和腹腔注射（MP-IP）的MP组。MP-LNP组的剂量为2μg mRNA（含约10μg MP），MP-IO组的剂量与MP-LNP组一致。MP-IP组的剂量为30 mg/kg，每只小鼠腹腔注射约750μg MP。在给药后15分钟、0.5小时、1小时、2小时、4小时、24小时和48小时收集血浆和脊髓，用于测定MP浓度及多项血液生化指标。使用相应试剂盒检测血浆中的葡萄糖（Glu；BioTNT，A3010S0529）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C；BioTNT，A3010S0478）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL；BioTNT，A3010S0479）、甘油三酯（TG；BioTNT，A3010S0476）、总胆固醇（TC；BioTNT，A3010S0477）、钠（Na；南京建成生物工程研究所，C002-1–1）、钾（K；南京建成生物工程研究所，C001-2–1）水平，以及促肾上腺皮质激素（ACTH；Westang，F10002）水平。使用高效液相色谱法（HPLC）测定样本中甲基强的松龙的浓度。简要步骤：向样本中加入乙腈，振荡5分钟，14,000 rpm离心10分钟；取上清液加入1 mL二氯甲烷，振荡1分钟，2,000 rpm离心5分钟；去除有机相，氮气吹干，乙腈复溶，0.22 μm滤膜过滤。处理组织样本前需超声破碎组织。色谱条件采用254 nm紫外检测，使用Supelco 5 μm LC-18-db 15 cm × 3–4.5 mm色谱柱（Supelco Inc.，Bellefonte，PA），流动相为0.01 M KH2PO4与乙腈的混合液（体积比65:35），流速1 mL/min。所有实验均独立重复3次。
结果：
体内LNP副作用的检测A不同时间点血浆中甲基强的松龙的浓度。B 血浆中甲基强的松龙的曲线下面积（AUC）。C 不同时间点脊髓中甲基强的松龙的浓度。D脊髓中甲基强的松龙的曲线下面积（AUC）。E–H各组血液生化指标浓度。图中标注了生理范围（两条虚线之间）：E钠（Na）浓度；F钾（K）浓度；G甘油三酯（TG）浓度；H 葡萄糖（Glu）浓度。数据以均数±标准误（mean ± SEM）表示。p < 0.05，p < 0.01，p < 0.001。
结论: 本研究成功构建了一种甲基强的松龙替代脂质纳米颗粒（MP-LNP），用于包裹 C3 转移酶 mRNA（MP-LNP-C3），以治疗脊髓损伤（SCI）。MP-LNP 的表征显示其参数与传统 LNPs 相似。MP-LNP 能有效地转染神经元，成功表达 C3 转移酶 mRNA。MP-LNP-C3 所携带的 MP 和 C3 转移酶 mRNA 分别显示出抗炎和神经保护效果。结果证实，MP-LNP-C3 能够有效抑制 SCI 急性期的炎症反应，且不会引发全身性副作用，并进一步促进运动功能恢复。总之，这项工作为设计和制造用于 SCI 治疗的稳健且多功能的 LNPs 开辟了新途径，在 SCI 及其他领域的临床应用中具有重要意义。