凝血级联反应激活：纳米颗粒介导RNA体内靶向内皮细胞的新机制

《SCIENCE ADVANCES》：Activation of the coagulation cascade as a mechanism for selective nanoparticle-mediated RNA delivery to the endothelium in vivo

本研究针对RNA疗法在非肝细胞中递送效率低下的难题，揭示了阳离子纳米颗粒通过激活凝血级联反应实现内皮细胞靶向的机制。研究人员发现，纳米颗粒表面富集凝血相关蛋白（如纤维蛋白原、凝血酶原）并诱导可控的凝血过程，从而介导RNA高效递送至肺内皮细胞，且不引发血栓形成。通过预孵育促凝血蛋白（如胶原、凝血酶），可重定向肝靶向纳米颗粒至肺等肝外器官。该研究为理性设计内皮靶向RNA递送系统提供了新策略，发表于《Science Advances》。

　　

在生物医学领域，RNA疗法因其能够直接调控基因表达而展现出巨大潜力，然而其临床应用长期受限于递送系统的效率与特异性。尽管脂质纳米颗粒（LNP）等技术已成功实现肝细胞的RNA递送，但对血管内皮细胞等非肝细胞的靶向仍面临挑战。内皮细胞作为血管壁的主要构成部分，参与多种生理病理过程，但其靶向递送始终缺乏高效且普适的策略。这一瓶颈不仅阻碍了心血管疾病、肿瘤等重大疾病的新型疗法开发，也限制了RNA技术在更广泛疾病领域的应用。

针对这一难题，发表于《Science Advances》的最新研究揭示了阳离子纳米颗粒通过激活凝血级联反应实现内皮细胞靶向的创新机制。该研究团队发现，传统上用于肺内皮靶向的阳离子纳米颗粒（如含7C1聚合物或C12-200脂质的制剂）表面会选择性富集凝血相关蛋白（如纤维蛋白原、凝血酶原等），形成特殊的"蛋白冠"。这种蛋白冠可激活血小板和凝血级联反应，但意外的是，该过程并未导致病理性血栓形成，而是成为RNA高效递送至肺内皮细胞的关键驱动力。

为深入解析这一现象，研究人员综合运用了蛋白组学分析、血小板激活实验、体内抗凝模型评估、多器官转染检测及组织病理学观察等多种技术手段。其中，蛋白冠分析通过离心分离和质谱鉴定揭示了纳米颗粒表面蛋白的组成差异；血小板激活程度通过流式细胞术检测P-选择素表达量化；而体内功能验证则借助肝素抗凝处理、门静脉注射及基因敲除动物模型等多维度实验设计。

Procoagulant proteins preferentially bind to endothelial nanoparticles

通过比较肺内皮靶向纳米颗粒（NPE）与肝细胞靶向纳米颗粒（NH）的蛋白冠组成，研究发现纤维蛋白原（含α、β、γ亚基）、凝血酶原、因子XII等促凝血蛋白在NPE表面显著富集。这些蛋白通过暴露RGD（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸）模体与内皮细胞整合素受体结合，为靶向递送提供分子基础。而载脂蛋白E（apoE）等肝靶向相关蛋白在NPE表面亲和力较低，解释了其肝细胞转染效率低的现象。

Activation of the coagulation cascade enables endothelial RNA delivery

体外实验证实NPE纳米颗粒可诱导血小板激活（P-选择素表达上调），且激活程度与纳米颗粒表面电位正相关。关键发现在于：肝素抗凝处理完全阻断了NPE颗粒的肺内皮转染效率，但对肝细胞转染无影响，证明凝血激活是肺靶向的必要条件。组织学分析显示，即使使用10倍治疗剂量，纳米颗粒也未引起肺血管栓塞或血栓形成，提示内皮细胞可能通过主动清除机制避免血管阻塞。

Transfection is preferential but not restricted to the lung endothelium

门静脉注射实验表明，NPE纳米颗粒在肝脏内皮细胞中仍可介导较低水平的转染，说明其靶向性并非肺内皮特有，而是全身内皮细胞的共性能力，肺脏的高效转染主要归因于其首过效应和密集的毛细血管网络。进一步利用Cav1（小窝蛋白-1）、SR-B1（B类清道夫受体1）和CD36基因敲除模型，证实这些经典内吞受体并非纳米颗粒摄取的必需途径，提示可能存在新型的内皮识别机制。

Purposely inducing coagulation to transfection various organs

研究团队创新性地将肝靶向纳米颗粒（NH）与胶原、凝血酶或转铁蛋白等促凝血因子预孵育，成功将其重定向至肺脏实现mRNA递送。转染效率与促凝血蛋白浓度正相关，且不同离子化脂质（如MC3、cKK-E12）均可通过此策略实现肺靶向，证明了该方法的普适性。尽管在肾脏等器官也观察到转染趋势，但肺脏仍是最主要靶标，且高剂量蛋白可能引起血管炎症等副作用，提示需优化蛋白结合策略以提升安全性。

该研究首次系统阐释了凝血机制在纳米颗粒内皮靶向中的核心作用，突破了传统靶向策略对配体-受体相互作用的依赖。其重要意义在于：一方面为阳离子纳米颗粒的体内行为提供了机制解释，纠正了"微聚集滞留"等过往假说；另一方面开创了通过调控凝血通路实现器官靶向的新范式，为肝外递送系统的设计提供了新思路。然而，该策略在抗凝治疗患者中的局限性也提示，未来需开发非凝血依赖的替代方案（如外泌体递送或靶向配体修饰）。这项研究不仅深化了对纳米-生物界面相互作用的理解，更为RNA疗法的临床应用拓展了新的疆域。