基于非病毒基因递送PEDF的脉络膜新生血管抑制新策略

《Biomedicine & Pharmacotherapy》：Suppression of choroidal neovascularization by nonviral gene transfer of pigment epithelium-derived factor

本研究针对年龄相关性黄斑变性(AMD)中脉络膜新生血管(CNV)的治疗难题，通过聚(β-氨基酯)(PBAE)纳米颗粒非病毒基因递送系统，实现色素上皮衍生因子(PEDF)在眼组织的高效表达。结果表明，视网膜下和脉络膜上腔注射PEDF纳米颗粒均可显著降低激光诱导的CNV面积，为AMD治疗提供了新型长效治疗方案。

　　

随着年龄增长，年龄相关性黄斑变性(AMD)已成为60岁以上人群视力丧失的主要原因。这种疾病不仅表现为黄斑区视网膜进行性退化，还伴随脉络膜新生血管(CNV)等血管并发症。目前，抗血管内皮生长因子(VEGF)药物虽能暂时缓解症状，但需要频繁眼内注射，给患者带来沉重负担。更令人担忧的是，临床实践中的治疗效果往往逊于临床试验结果。因此，开发持久有效的治疗新策略迫在眉睫。

在这一背景下，约翰斯·霍普金斯大学医学院的研究团队在《Biomedicine》上发表了一项创新性研究，探索通过非病毒基因治疗方式递送色素上皮衍生因子(PEDF)来治疗AMD。PEDF是一种具有双重功能的蛋白质，既能够抑制异常血管生长，又具有神经保护作用，理论上可以同时应对AMD的两个主要病理过程。

研究人员采用的关键技术方法包括：利用可生物降解的聚(β-氨基酯)(PBAE)聚合物制备基因递送纳米颗粒；通过视网膜下注射(小鼠)和脉络膜上腔注射(大鼠)两种给药途径进行体内基因递送；使用激光诱导的Bruch膜破裂模型评估CNV抑制效果；采用免疫印迹、ELISA和免疫组织化学等方法检测PEDF蛋白表达水平。

3.1. 纳米颗粒表征

研究团队成功构建了包含PEDF基因的表达质粒pCAG-PEDF-Z1，并通过PBAE聚合物将其压缩成纳米颗粒。这些纳米颗粒具有理想的物理化学特性：平均流体动力学直径约为300纳米，zeta电位约35毫伏，透射电镜显示其呈球形结构。在HEK-293细胞中的体外实验证实，转染后48-72小时可检测到显著的PEDF蛋白表达。

3.2. 小鼠视网膜下注射后的PEDF表达

在小鼠模型中，视网膜下注射PEDF纳米颗粒两周后，免疫印迹和ELISA检测显示实验组视网膜中PEDF水平(18.5±1.4纳克/毫克蛋白)显著高于对照组(2.3±0.4纳克/毫克蛋白)。眼杯(包含RPE、脉络膜和巩膜)组织中也观察到类似的表达差异，证明纳米颗粒成功介导了PEDF在眼组织的长效表达。

3.3. PEDF表达对小鼠CNV发展的影响

在激光诱导的CNV模型中，接受PEDF纳米颗粒治疗的眼睛表现出显著的CNV抑制效果。注射后2周和4周测量显示，实验组CNV面积分别减少57%和55%，统计学分析表明这种抑制效果具有显著意义。

3.4. 大鼠脉络膜上腔注射后的PEDF表达

考虑到脉络膜上腔注射更适合临床转化，研究人员在大鼠模型中评估了这种给药途径的效果。注射后4周，免疫组织化学分析显示PEDF在视网膜外层核层(包含光感受器细胞)和内层核层(包含双极细胞和水平细胞)中强烈表达，且组织学检查未发现炎症细胞或视网膜损伤迹象。

3.5. PEDF表达对大鼠CNV发展的影响

与大鼠实验结果一致，脉络膜上腔注射PEDF纳米颗粒也能有效抑制CNV形成。实验组CNV面积(0.0034±0.0032平方毫米)较对照组(0.0099±0.0022平方毫米)减少66%，进一步验证了这种治疗策略的有效性。

这项研究的创新之处在于首次成功将PBAE非病毒基因递送系统与PEDF治疗基因相结合，并通过两种不同的眼内注射途径验证了其治疗效果。与病毒载体相比，非病毒递送系统具有免疫原性低、可重复注射等优势。特别是脉络膜上腔注射作为一种可在门诊进行的微创操作，大大提高了治疗方案的临床转化潜力。

值得注意的是，PEDF的双重功能特性使其特别适合AMD治疗：抗血管生成活性可抑制CNV发展，而神经保护作用则可能延缓视网膜退化进程。虽然本研究主要关注CNV抑制效果，但前期研究已证实PEDF在视网膜退行性疾病模型中的保护作用，暗示这种治疗策略可能对AMD的两种晚期表现均有益处。

综上所述，这项研究为AMD治疗提供了一种有前景的新策略，通过非病毒基因递送系统实现PEDF的长效表达，为开发更加持久、安全的眼科基因治疗方法奠定了坚实基础。未来研究可进一步探索这种治疗方案在视网膜退行性病变模型中的保护效果，以及其长期安全性和表达持久性。