源自细胞的纳米载体，可携带凋亡小体及抗菌肽，用于靶向治疗细胞内的金黄色葡萄球菌感染

《ACS Applied Bio Materials》：Cell-Derived Nanocarriers of Apoptotic Bodies with an Antimicrobial Peptide for Targeting Intracellular S. aureus Infections

凋亡体（ApoBDs）经尺寸重编程后形成ReApoBDs纳米载体，负载抗菌肽BotrAMP14，显著提升胞内金黄色葡萄球菌（S. aureus）清除效率，降低细胞毒性，并通过动物模型验证其有效抑制皮肤脓肿形成和SCV小 colony variants（0.271 vs 1.000）。机制涉及靶向巨噬细胞摄取、pH响应性药物释放及抑制SCV耐药性

　　在面对由金黄色葡萄球菌（*Staphylococcus aureus*）引发的细胞内感染时，传统的治疗方法往往面临挑战。这种细菌能够通过形成小菌落变异体（SCVs）来逃避宿主的免疫防御系统，使其在体内长期潜伏，甚至引发慢性感染。SCVs是金黄色葡萄球菌的一种缓慢生长、代谢改变的亚型，它们能够抵抗宿主细胞内的有害环境，例如吞噬体中的溶酶体环境，其中含有抗菌肽（AMPs）、溶酶体酶、活性氧和酸性环境。由于SCVs的这种生存机制，它们对常规抗生素表现出显著的耐药性，并且能够重新转化为更具致病性的形式，导致反复感染和治疗失败。因此，开发能够有效清除SCVs并减少对宿主细胞毒性的新型治疗策略成为医学研究中的重要课题。

本研究提出了一种创新的治疗方法，利用重构的凋亡小体（ReApoBDs）作为细胞来源的纳米载体，将抗菌肽BotrAMP14递送至感染的巨噬细胞中。ReApoBDs是一种通过细胞凋亡过程中产生的结构，能够通过模仿自然的凋亡过程，实现对特定细胞的靶向递送。通过将BotrAMP14包裹在ReApoBDs中，研究人员成功提高了其在细胞内的递送效率，并降低了对宿主细胞的毒性。实验结果显示，ReApoBDs-BotrAMP14纳米制剂在体外能够显著减少巨噬细胞内的细菌负荷，同时表现出比游离肽更低的细胞毒性。在体内实验中，该纳米制剂对皮肤脓肿模型的治疗效果更为显著，能够减少31.7%的皮肤坏死面积和72.9%的SCV出现频率，相较于传统治疗方法展现出更优的疗效。

金黄色葡萄球菌的SCV现象在慢性感染中尤为重要，例如心内膜炎和骨髓炎。这些感染通常难以通过常规抗生素治疗完全清除，因为SCVs能够在宿主细胞内长期存活并抵抗药物作用。为了克服这一难题，研究人员探索了多种新型药物递送系统，如纳米颗粒和自组装肽。这些策略的核心在于提高抗菌剂的细胞穿透能力，使其能够在宿主细胞内达到有效的治疗浓度，同时减少对正常细胞的损伤。ReApoBDs作为一种天然的细胞来源纳米载体，具有良好的生物相容性和持续的药物释放特性，这使其成为一种极具潜力的药物递送工具。

在实验中，研究人员通过诱导BV-2（小鼠小胶质细胞）和HeLa（人宫颈癌细胞）细胞凋亡，获得了凋亡小体，并通过挤压法将其大小重塑为ReApoBDs。这种重塑过程不仅提高了纳米载体的尺寸一致性，还增强了其稳定性。通过荧光显微镜和流式细胞术的分析，研究人员确认了ReApoBDs的成功分离，并评估了其对巨噬细胞的摄取情况。体外实验显示，ReApoBDs-BotrAMP14能够显著降低巨噬细胞内的细菌数量，而其细胞毒性则低于游离肽。在体内实验中，该纳米制剂还表现出良好的生物分布特性，能够在感染部位有效积累，并对SCV的形成产生抑制作用。

ReApoBDs的性能优势不仅体现在其高载药效率和持续释放能力上，还在于其能够通过特定的“吃我”信号（如磷脂酰丝氨酸PS）被巨噬细胞识别并吞噬。这一特性使得ReApoBDs能够靶向递送抗菌剂至感染部位，同时避免对正常组织的不良影响。此外，ReApoBDs在酸性环境中的稳定性也得到了验证，其在模拟溶酶体条件下的药物释放速度和范围表明，这种纳米载体能够有效突破宿主细胞内的防御机制，释放抗菌剂以作用于细菌。

在体外实验中，研究人员评估了ReApoBDs-BotrAMP14对金黄色葡萄球菌的抗菌活性，并通过共聚焦显微镜观察了其在巨噬细胞内的摄取过程。结果显示，ReApoBDs-BotrAMP14能够在20分钟内被巨噬细胞摄取，并在60分钟后与细菌发生直接相互作用，从而显著减少细胞内的细菌数量。这一过程可能涉及纳米载体与吞噬体的融合，使得抗菌肽能够直接作用于细菌。同时，研究人员还通过动态光散射（DLS）和Zeta电位分析，评估了ReApoBDs的尺寸分布和电荷特性，进一步确认了其在体外的稳定性和生物相容性。

在体内实验中，ReApoBDs-BotrAMP14被用于治疗由金黄色葡萄球菌引起的皮肤脓肿模型。实验结果显示，该纳米制剂在3天内显著减少了脓肿的大小和SCV的出现频率，表现出比传统抗生素更强的抗菌活性。此外，研究人员还通过生物分布分析，确认了ReApoBDs-BotrAMP14在注射部位和主要器官中的分布情况。该纳米制剂在肝脏和肾脏中表现出较高的富集度，这可能与其在体内的代谢和清除机制有关。这种靶向性分布特性不仅有助于提高治疗效果，还减少了药物对非感染部位的潜在毒性。

ReApoBDs的开发为治疗金黄色葡萄球菌等难以清除的细胞内感染提供了一种新的思路。传统的抗生素治疗通常难以达到细胞内的有效浓度，而ReApoBDs通过模拟细胞凋亡过程，能够更有效地将抗菌剂递送至感染的巨噬细胞中。此外，ReApoBDs的结构特性，如较小的尺寸和较高的电荷密度，使其在体内外均表现出良好的稳定性和递送能力。这些特性使得ReApoBDs成为一种理想的纳米载体，能够在不影响宿主细胞功能的情况下，提高抗菌剂的治疗效果。

本研究的成果不仅为金黄色葡萄球菌感染的治疗提供了新的策略，还为其他细胞内感染的治疗开辟了新的研究方向。ReApoBDs的使用能够显著减少抗菌剂的系统毒性，提高其在细胞内的靶向递送效率。此外，研究还发现，ReApoBDs的细胞来源对药物的封装效率和稳定性具有重要影响。例如，HeLa细胞来源的ReApoBDs由于膜中含有较高水平的胆固醇，更适合封装某些抗生素，而BV-2细胞来源的ReApoBDs则因其较低的负电荷，更适合封装BotrAMP14等阳离子抗菌肽。这种细胞来源的差异性提示，在设计纳米载体时，需要根据药物的性质和目标细胞的特性进行优化。

此外，研究还探讨了ReApoBDs在体内代谢和清除过程中的行为。通过荧光成像和组织分析，研究人员发现该纳米制剂在注射后能够迅速分散，并在3–6小时内主要富集于肝脏和肾脏等代谢器官。这种动态的生物分布特性表明，ReApoBDs能够在体内维持较长时间的活性，并通过代谢途径被清除。这一过程不仅有助于提高治疗效果，还减少了药物在体内的积累，降低了潜在的毒性风险。

综上所述，本研究通过开发ReApoBDs-BotrAMP14纳米制剂，为治疗金黄色葡萄球菌引起的细胞内感染提供了一种高效且安全的新方法。ReApoBDs的使用不仅提高了抗菌剂的靶向递送效率，还减少了其对宿主细胞的毒性，使得该策略在临床应用中具有更高的可行性。然而，尽管该研究取得了一定的成果，但仍存在一些挑战，如ReApoBDs的封装效率和药物释放机制需要进一步优化，以确保其在不同细胞类型和感染模型中的广泛适用性。此外，该纳米制剂的可扩展性和重复性也需要进一步研究，以支持其在实际临床环境中的应用。未来的研究可以进一步探索ReApoBDs在更复杂的感染模型中的表现，并评估其在长期治疗中的效果。这些研究将有助于推动ReApoBDs在治疗慢性感染和耐药菌株方面的实际应用，为抗菌治疗提供新的解决方案。