通过工程化的外泌体介导方式递送microRNA let-7i-5p，靶向Toll样受体4（TLR4），以调节炎症并减轻脓毒症小鼠的急性肝损伤

《International Immunopharmacology》：Engineered exosome-mediated delivery of MicroRNA let-7i-5p targets toll-like receptor 4 to modulate inflammation and alleviate acute liver injury in septic mice

本研究的let-7i-5p富集外泌体靶向抑制TLR4/MyD88/TRAF6/NF-κB通路，显著减轻LPS诱导小鼠肝损伤，为炎症性疾病治疗提供新策略。

这项研究探讨了通过工程化外泌体递送微小RNA（microRNA）let-7i-5p在调控炎症反应中的潜在作用。let-7i-5p是一种在进化过程中高度保守的微小RNA，属于let-7家族，该家族在基因表达的后转录调控中发挥着核心作用。研究表明，let-7i-5p不仅在细胞增殖、分化、凋亡等基本生物学过程中起着重要作用，还与免疫调节和炎症反应密切相关。其在不同组织中的表达受到严格调控，这种调控机制对于维持正常的生理功能至关重要。此外，let-7i-5p的异常表达已被发现与多种疾病有关，包括癌症、心血管疾病、神经退行性疾病和免疫相关疾病，这表明它在病理生理过程中的广泛影响。

研究者发现，let-7i-5p具有显著的抗炎特性，这使得它成为治疗炎症性疾病的一种有前景的分子工具。然而，如何高效且靶向地将这种微小RNA递送到特定细胞或组织仍然是一个重大挑战。为此，研究团队利用工程化外泌体作为载体，以实现let-7i-5p的稳定传递。外泌体是由细胞分泌的纳米级囊泡，它们在生物体内具有天然的递送能力，能够穿越多种生物屏障，如血脑屏障和血-睾丸屏障。外泌体的生物相容性和低免疫原性使其成为传统药物递送系统的一种替代方案。通过基因工程手段，研究者成功地在RAW264.7细胞中过表达了let-7i-5p，从而生成了富含let-7i-5p的工程化外泌体（EEXOs）。这些EEXOs不仅保留了外泌体的典型特征，还显著提高了let-7i-5p的含量，使其在体内具有更高的治疗潜力。

为了验证let-7i-5p的作用机制，研究团队采用了多种实验方法。首先，他们利用数字PCR技术检测了EEXO处理后细胞内let-7i-5p的水平，发现其浓度增加了大约三倍。这一结果表明，工程化外泌体能够有效地将let-7i-5p递送到目标细胞。随后，研究者通过生物信息学分析，结合四个不同的微小RNA靶点预测数据库，发现let-7i-5p可能直接靶向toll样受体4（TLR4）的3'非翻译区（3'UTR）。这一假设通过荧光素酶活性实验得到了验证，实验结果显示let-7i-5p能够直接与TLR4 mRNA的3'UTR结合，从而抑制其表达。这一发现为理解let-7i-5p如何调控炎症反应提供了重要的分子基础。

进一步的实验表明，在脂多糖（LPS）刺激的巨噬细胞中，EEXO递送的let-7i-5p能够显著降低TLR4及其下游信号通路成分，如髓样分化主反应88（MyD88）、肿瘤坏死因子受体相关因子6（TRAF6）和核因子κB（NF-κB）的表达水平。这些信号通路在炎症反应中起着关键作用，因此其抑制有助于减少促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和白细胞介素-6（IL-6）的释放。体外实验的结果表明，EEXO递送的let-7i-5p能够有效缓解炎症反应，这为其在治疗炎症性疾病中的应用提供了理论支持。

在体内实验中，研究团队使用了LPS诱导的肝损伤小鼠模型，以评估EEXO的治疗效果。结果显示，系统性给予EEXO能够显著减轻LPS引起的肝脏损伤，具体表现为肝组织病理学损伤的减少、肝酶释放的降低以及组织水肿的缓解。这些变化进一步验证了let-7i-5p通过抑制TLR4信号通路来减轻炎症反应的机制。此外，研究还发现EEXO能够抑制肝脏组织中TLR4/MyD88/TRAF6/NF-κB信号通路的激活，并减少促炎细胞因子的产生，从而在整体水平上保护肝脏免受炎症损伤。

这一研究不仅揭示了let-7i-5p在调控炎症反应中的分子机制，还为开发基于外泌体的RNA治疗策略提供了新的思路。通过将let-7i-5p封装在外泌体中，研究团队克服了传统RNA治疗面临的稳定性差和靶向性不足的问题。这种工程化外泌体系统具有高度的可控性和可重复性，能够根据不同的治疗需求进行定制化设计。此外，外泌体的天然递送特性使其在体内具有更长的半衰期和更广的组织分布能力，这为未来在多种炎症相关疾病中的应用奠定了基础。

研究团队还强调了工程化外泌体在实际应用中的优势。首先，外泌体作为天然的细胞外囊泡，具有良好的生物相容性，不会引发强烈的免疫反应。其次，它们能够有效地穿过血脑屏障和血-睾丸屏障，这为治疗中枢神经系统疾病和生殖系统疾病提供了可能性。此外，外泌体能够包裹多种类型的生物分子，包括微小RNA、蛋白质和小分子药物，这使得它们在多方面的治疗应用中具有潜力。通过基因工程手段，研究者能够精准地调控外泌体中特定微小RNA的含量，从而实现更高效的治疗效果。

研究还指出，let-7i-5p的抗炎作用不仅限于单一的信号通路，而是通过多种机制协同作用。例如，let-7i-5p不仅能够直接抑制TLR4的表达，还可能通过其他靶点间接调控炎症反应。这种多靶点作用机制使得let-7i-5p在治疗复杂炎症性疾病时具有更高的灵活性和适应性。此外，研究团队发现，let-7i-5p的过表达能够有效缓解缺氧处理后的心肌细胞中的炎症反应、线粒体功能障碍和细胞凋亡，这表明其在心血管疾病中的潜在治疗价值。

研究的创新点在于首次系统地揭示了let-7i-5p在调控炎症反应中的分子基础。通过整合生物信息学预测、体外验证和体内功能评估，研究团队不仅确认了let-7i-5p对TLR4的直接调控作用，还展示了其在实际治疗中的应用潜力。这一发现为未来开发基于let-7i-5p的抗炎治疗策略提供了重要的理论依据和实验支持。此外，研究团队还提到，这一技术的开发涉及专利评估，表明其在临床转化方面的前景。

在研究过程中，作者们使用了多种先进的技术手段，包括数字PCR、荧光素酶活性实验、免疫印迹分析和透射电子显微镜（TEM）等，以确保实验结果的准确性和可靠性。这些技术的应用不仅提高了研究的科学严谨性，还为未来的相关研究提供了方法上的参考。同时，研究团队也强调了在写作过程中使用了生成式人工智能工具（如ChatGPT）来提高文章的可读性和语言表达，但最终内容经过了作者的审阅和编辑，确保了研究的科学性和原创性。

此外，研究还获得了台湾科技部的资助，这表明该研究在学术和应用层面都具有重要意义。资助机构的支持为研究提供了必要的资源和条件，使得研究团队能够顺利完成实验设计和数据分析。研究团队还表达了对技术协助人员的感谢，这些人员在实验过程中提供了关键的支持和帮助，确保了研究的顺利进行。

总的来说，这项研究为let-7i-5p在炎症调控中的作用提供了新的视角，并展示了工程化外泌体作为RNA治疗载体的可行性。通过这种新型的递送系统，let-7i-5p的治疗潜力得到了充分的挖掘，这为未来在抗炎治疗领域的应用开辟了新的道路。研究不仅深化了对let-7i-5p生物学功能的理解，还为开发更高效、更安全的RNA治疗策略提供了重要的科学依据和技术支持。