外源性CD55在膜包裹纳米颗粒上的表达出乎意料地增强了这些纳米颗粒对脾脏的亲和力以及免疫细胞在体内的摄取效率

《ACS Nano Medicine》：Exogenous CD55 Expression on Membrane-Wrapped Nanoparticles Unexpectedly Increases Spleen Tropism and Immune Cell Uptake In Vivo

纳米颗粒的免疫清除机制研究及CD55修饰的意外发现 CD55通过调节补体活性减少纳米颗粒清除，但实验显示CD55修饰的MWNPs因CD55-CD97相互作用反而增强脾脏富集和免疫细胞摄取。研究强调需同时考虑血清蛋白吸附和配体-受体互作。

　　纳米颗粒（NPs）作为一种重要的药物递送系统，在治疗多种疾病方面展现出巨大潜力，尤其是癌症治疗、基因疗法以及调控免疫反应等领域。然而，其临床应用受到免疫系统清除效应的限制。在静脉注射后，纳米颗粒容易被免疫细胞识别并清除，主要归因于它们在表面吸附了多种蛋白质，形成所谓的“蛋白冠”（protein corona），进而被肝脏和脾脏等清除器官捕获。为了解决这一问题，研究人员尝试通过基因工程手段，在纳米颗粒的膜上引入免疫逃逸相关蛋白，以减少免疫系统的识别和清除。尽管如此，膜包裹纳米颗粒（MWNPs）仍然面临蛋白冠介导的清除问题，尤其是补体蛋白的作用尤为突出，因为它们在先天免疫中起着关键作用，不仅会促进免疫细胞对纳米颗粒的识别和吞噬，还可能引发炎症反应。

补体系统作为重要的免疫防御机制，能够通过多种途径激活免疫反应。补体蛋白在纳米颗粒表面的吸附是其被清除的主要原因之一，而CD55作为一种补体调节蛋白，具有抑制C3转化酶的功能，能够减少补体激活。因此，研究者设想通过在膜包裹纳米颗粒的膜中表达CD55，可以有效减少补体介导的清除。然而，实验结果却显示，表达CD55的纳米颗粒反而表现出更高的脾脏富集和免疫细胞摄取。这表明CD55除了其补体调节功能外，还可能作为CD97的配体，影响纳米颗粒与免疫细胞的相互作用。CD97在多种免疫细胞中表达，包括单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞等，这可能解释了CD55修饰纳米颗粒在脾脏中的偏好性富集现象。

为了验证这一假设，研究人员进行了体外实验，使用CD97抗体阻断脾脏细胞后，发现CD55修饰的纳米颗粒与脾脏细胞的结合显著减少，而未修饰的纳米颗粒则未受影响。这一结果支持了CD55与CD97之间的配体-受体相互作用在纳米颗粒的脾脏靶向作用中起关键作用。此外，研究还发现，CD55修饰的纳米颗粒在血液和脾脏中与免疫细胞的结合比例显著高于未修饰的纳米颗粒，尤其是在单核细胞和巨噬细胞中。尽管B细胞的结合未见显著变化，但其他免疫细胞类型，如T细胞和炎症性单核细胞，表现出明显的结合增强。

这项研究的意义在于揭示了纳米颗粒在体内行为不仅受到其表面蛋白冠的影响，还与纳米颗粒膜上表达的蛋白及其与免疫细胞之间的相互作用密切相关。因此，在设计和优化纳米颗粒时，不能仅关注其与补体蛋白的相互作用，还应考虑其与免疫细胞受体的结合能力。CD55作为一种多功能蛋白，其在纳米颗粒表面的表达可能带来意想不到的效应，例如增强免疫细胞的摄取和脾脏富集，这为纳米颗粒的靶向性和免疫调节提供了新的视角。

此外，研究还探讨了通过mRNA技术对来源细胞进行基因修饰的方法。与传统的稳定细胞系构建相比，mRNA修饰方法具有时间短、成本低的优势，使得研究人员能够在较短时间内测试不同的蛋白修饰策略，并根据实验结果快速调整。这种技术不仅有助于提高CD55在纳米颗粒表面的表达效率，还能保留蛋白的天然构象和功能活性。然而，研究也指出，当前的转染效率约为54%，这意味着只有部分纳米颗粒能够有效表达CD55。为了提高CD55的表达水平，未来可以考虑优化转染条件，例如使用更高效的转染试剂或采用基因转导方法，以确保所有纳米颗粒都携带CD55蛋白。此外，通过荧光激活细胞分选（FACS）技术，可以选择性地收集表达CD55的细胞，以提高后续纳米颗粒的制备质量。

研究还提到，除了CD55外，其他补体调节蛋白，如CD46和CD59，也可以被引入纳米颗粒中，以进一步调控免疫清除过程。CD47作为一种“自我标记”蛋白，已被广泛用于减少巨噬细胞对纳米颗粒的吞噬作用，从而延长其在体内的循环时间。因此，将CD47与CD55结合使用，可能会在一定程度上增强纳米颗粒的免疫逃逸能力，同时提升其在特定组织中的富集效率。然而，研究也强调，未来的研究需要更系统地评估不同蛋白修饰对纳米颗粒生物分布和免疫反应的影响，以便更好地理解其在体内的行为。

研究的局限性在于，仅评估了纳米颗粒在体内的单一时点分布情况，而未进行更全面的药代动力学（PK）分析。因此，未来的实验应考虑在不同时间点对纳米颗粒的分布情况进行跟踪，以更全面地了解其在体内的动态变化。此外，虽然CD55的表达在体外实验中表现出一定的功能活性，但其在体内的实际效果仍需进一步验证。例如，CD55与CD97的相互作用是否会影响其他免疫细胞的功能，或者是否会引发新的免疫反应，这些都是需要深入研究的问题。

总的来说，这项研究不仅为纳米颗粒的免疫逃逸和靶向性提供了新的思路，还展示了基因工程在纳米医学中的应用潜力。通过在纳米颗粒的膜中表达特定的蛋白质，可以显著改变其在体内的行为，从而优化其治疗效果。未来的研究可以进一步探索如何通过基因工程手段，调控纳米颗粒的生物分布和免疫反应，使其更有效地靶向疾病组织，同时减少对健康组织的干扰。此外，随着纳米颗粒技术的发展，建立一个全面的数据库，记录不同蛋白修饰对纳米颗粒性能的影响，也将有助于推动精准医疗的发展。