具有ROS调节和免疫抑制功能的工程化外泌体用于改善狼疮性肾炎的治疗

本研究针对狼疮性肾炎（LN）治疗中免疫抑制剂系统性给药副作用大、靶向性差的问题，开发了一种新型纳米杂化材料CEX@Rapa。该材料通过将二氧化铈（Ce）纳米颗粒与负载雷帕霉素的间充质基质细胞来源外泌体（MEXs）结合，实现了对肾脏炎症部位的靶向递送、活性氧（ROS）清除及免疫调节功能。实验表明，CEX@Rapa能显著缓解MRL/lpr小鼠的LN症状，促进肾脏修复，为自身免疫疾病治疗提供了新策略。

　　

狼疮性肾炎（LN）作为系统性红斑狼疮（SLE）最严重的并发症之一，其治疗长期依赖糖皮质激素和免疫抑制剂（如雷帕霉素）。然而，传统给药方式存在药物代谢快、靶向性差、全身毒副作用显著等问题，尤其高剂量雷帕霉素易引发感染和肝损伤。尽管脂质体、胶束等合成纳米载体被尝试用于改善药物递送，但其临床应用仍受限于载药量低、稳定性差及潜在毒性。面对这一挑战，研究者将目光投向天然纳米载体——外泌体。间充质基质细胞来源外泌体（MEXs）凭借其固有的归巢能力、组织修复功能及免疫调节特性，成为LN治疗的理想候选。与此同时，二氧化铈（Ce）纳米颗粒因其通过Ce³⁺/Ce⁴⁺价态可逆转换高效清除活性氧（ROS）的能力，在炎症调控中展现出巨大潜力。本研究创新性地将Ce纳米颗粒与负载雷帕霉素的MEXs整合，构建了多功能纳米杂化系统CEX@Rapa，旨在通过协同作用实现LN的精准治疗。

为构建CEX@Rapa，研究团队首先通过柠檬酸与醋酸铈水合物反应合成均一Ce纳米颗粒，并利用X射线光电子能谱（XPS）确认其表面Ce³⁺/Ce⁴⁺比值约为1.30，表明其具备强ROS清除能力。随后，通过DSPE-PEG-MAL修饰获得马来酰亚胺功能化Ce纳米颗粒（Ce-Mal）。MEXs则从人间充质基质细胞培养上清液中通过超速离心法提取，经透射电镜（TEM）及标志蛋白（CD81、TSG101等）鉴定其完整性。雷帕霉素通过超声法物理封装至巯基功能化MEXs中，再通过迈克尔加成反应与Ce-Mal偶联形成CEX@Rapa。该系统载药量达23.66%，在生理条件下缓释药物，而在高ROS环境中（如1 mM H₂O₂）释放率显著提升，归因于ROS引发的脂质过氧化膜结构破坏。

表征与功能验证

CEX@Rapa呈现稳定的粒径分布（约17.73 nm）及降低的Zeta电位，超分辨显微镜证实Ce纳米颗粒、MEXs与雷帕霉素共定位。其具备类过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性，且qRT-PCR显示CEX@Rapa保留MEXs的抗炎因子（如IL-10、TGF-β），同时下调促炎基因（IL-6、CCL-2等）。

抗炎与免疫调节作用

在LPS激活的RAW 264.7巨噬细胞中，CEX@Rapa展现高效细胞摄取，并显著清除ROS，促进M1向M2表型转化（iNOS下调、CD206上调）。流式细胞术进一步验证其协同作用优于单一组分，凸显Ce纳米颗粒（清除ROS）、雷帕霉素（抑制mTOR通路诱导自噬）与MEXs（递送免疫因子）的协同效应。

抗氧化与抗损伤活性

在嘌呤霉素（PAN）诱导的足细胞损伤模型中，CEX@Rapa通过增强细胞摄取有效降低ROS水平，修复肌动蛋白骨架，提升细胞活力。其作用机制涉及雷帕霉素介导的PI3K/AKT/mTOR通路抑制及自噬激活，与Ce纳米颗粒的抗氧化能力协同缓解氧化应激。

体内靶向与疗效评估

活体成像显示DiD标记的CEX@Rapa在MRL/lpr小鼠肾脏特异性富集并长效滞留（24小时信号强度显著高于游离雷帕霉素）。经4周治疗，CEX@Rapa组小鼠面部损伤、脾脏及淋巴结肿大显著减轻，蛋白尿、血尿素氮（BUN）、肌酐及抗dsDNA抗体水平下降，炎症因子（TNF-α、IL-6）分泌抑制。组织学分析表明其有效减少肾小球C3和IgG沉积，缓解膜增生性肾小球肾炎（MPGN）病变，且未引发肝毒性。

结论与展望

CEX@Rapa通过MEXs的靶向递送、Ce纳米颗粒的ROS清除及雷帕霉素的免疫抑制实现多机制协同，显著改善LN病理进程。该研究为自身免疫疾病提供了兼具精准性与安全性的纳米治疗新范式，但临床转化仍需优化剂量方案、对比标准疗法及完善规模化生产工艺。论文发表于《Journal of Nanobiotechnology》，为LN及其他炎症性疾病治疗开辟了新途径。