新型LNP基因疗法平台为2型糖尿病和肥胖症治疗带来突破性进展

《Molecular Therapy Nucleic Acids》：A novel gene therapy platform for the treatment of type 2 diabetes and obesity

本研究针对GLP-1受体激动剂因重复注射导致药代动力学峰谷波动引发的胃肠道副作用和高达70%的停药率问题，开发了基于脂质纳米粒(LNP)的皮下注射基因治疗平台Prometheus。该平台通过递送exendin 4(EX4)和改良GLP-1肽的DNA序列，在糖尿病肥胖小鼠模型中实现了持续6个月的局部基因表达，显著降低体重(19.6%)、改善胰岛素抵抗和血糖控制，为慢性代谢疾病提供了可调节剂量的长效治疗方案。

　　

随着全球饮食西化趋势的加剧，2型糖尿病(T2D)和肥胖症已成为前所未有的医疗卫生和社会经济危机。令人震惊的是，仅2型糖尿病的患病人数预计到2050年将超过13亿。尽管胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂展现出变革性的治疗潜力，但由于重复注射引起的药代动力学峰谷波动导致胃肠道副作用，使得治疗第一年的停药率接近70%。

当前的治疗模式还存在另一个严峻挑战：医疗系统承担着巨额成本，如果医疗保险扩大至肥胖症 coverage，仅美国每年的医疗保险福利支出就可能达到268亿美元。高治疗成本和注射负担显著限制了发达和发展中经济体的治疗可及性。

为突破现有疗法的局限，研究人员开发了一种名为Prometheus的新型基因治疗平台。该平台基于脂质纳米粒(LNP)递送系统，通过单次皮下注射即可实现长效治疗。研究人员假设，通过Prometheus系统递送的EX4和GLP-1能够诱导体重减轻、改善胰岛素抵抗和血糖控制。

研究采用皮下注射LNP包裹的DNA载体，在糖尿病肥胖小鼠模型中评估治疗效果。主要技术方法包括：使用C57BL/6NCrl小鼠建立高脂饮食(HFD)联合链脲佐菌素(STZ)诱导的T2D模型；通过体内成像系统(IVIS)监测报告基因表达的可视化分布；采用胰岛素耐受试验(ITT)和葡萄糖耐受试验(GTT)评估代谢功能；利用免疫组织化学分析胰腺胰岛β细胞含量；通过定量逆转录PCR检测胰腺组织基因表达谱；使用LINCOplex技术检测血清生物标志物水平。

疗效：Prometheus递送的EX4和GLP-1减少摄食量、促进体重减轻、改善胰岛素抵抗和血糖控制

治疗4周后，高脂饮食(HFD)对照组体重增加8.3±1.9%，而EX4 DNA和GLP1 DNA治疗组分别减轻3.2%和6.5%体重，相当于比对照组减少13.8%和19.6%体重。这一效果优于既往报道的每日EX4注射疗效。同时，治疗组摄食量分别减少13.6%和9.6%。研究终点时，HFD对照组平均血糖高达547.0±118.3 mg/dL，而治疗组血糖水平与健康对照组相当。胰岛素耐受试验显示，治疗组曲线下面积(AUC)显著降低28.6%(EX4)和24.7%(GLP1)，葡萄糖耐受试验AUC降低27.0%和28.8%。

胰腺组织分析显示，HFD对照组胰岛素阳性染色区域较健康对照组减少64.7%，而EX4和GLP1治疗组胰岛β细胞含量显著高于糖尿病对照组，分别达到4.7%±0.8%和3.9%±1.3%，与健康对照组水平相当。这一发现证实了GLP-1受体激动剂对β细胞的保护作用。

基因表达：疗效通过经典GLP-1受体通路介导的基因表达变化实现

胰腺基因表达分析显示，除胰腺多肽(Ppy)外，所有检测基因在健康对照组和治疗组中均呈现一致性表达趋势。神经源性分化因子1(Neurod1)表达无显著变化，而Ppy在健康对照组中表达较低，在治疗组特别是EX4组中表达升高。这一表达模式证实治疗效果通过经典GLP-1受体通路介导，促进胰岛素分泌增加、延迟胃排空(DGE)和改善β细胞功能。

持久性与定位：治疗具有解剖学局部性和6个月以上的持久性

通过报告基因(萤火虫荧光素酶，fLuc)表达监测发现，治疗信号在皮下注射部位高度局部化，6个月研究期间信号解剖位置和强度无统计学显著变化。信号峰值位置在吻尾轴和中外侧轴上保持稳定，证实转基因表达持久且局限。

安全性：皮下给药治疗系统耐受性良好

血清生物标志物检测显示，碱性磷酸酶(ALP)、乳酸和白细胞介素-6(IL-6)水平在所有治疗组间相当，无统计学显著升高。ALP水平维持在16-200 U/L正常参考范围内，乳酸和IL-6无异常升高，证实治疗对肝功能、肌肉损伤和系统性炎症无不良影响。

研究结论表明，Prometheus平台递送的EX4和GLP-1在糖尿病肥胖小鼠模型中展现出卓越的治疗效果。与传统每日注射相比，该基因治疗策略通过单次注射即可实现持久代谢改善，且具有局部化、可调节剂量的独特优势。由于脂肪细胞寿命长达9年，结合治疗性DNA的稳定表达，患者可能仅需每十年接受1-2次注射，极大提高了治疗依从性和经济性。

该研究的创新性在于成功将基因治疗技术应用于常见慢性代谢疾病，突破了现有病毒载体技术的免疫原性、高成本和剂量不可调节等限制。未来研究可进一步探索该平台在减少胃肠道副作用、维持胃排空延迟效应以及联合其他激动剂(如GIP)方面的应用潜力，为代谢性疾病治疗开辟新的方向。