中性粒细胞介导的杂交跨物种纳米囊泡递送系统治疗细菌感染研究

《Nature Communications》：Neutrophil-mediated delivery of hybrid cross-species nanovesicles for treatment of bacterial infections

为解决碳青霉烯耐药革兰阴性菌感染治疗中抗生素组织穿透性差和过度炎症反应两大难题，研究人员开发了新型PMB@LNV-SyBV杂交囊泡。该平台通过中性粒细胞搭载实现肺部靶向递送，显著降低细菌负荷并调节细胞因子风暴，为多重耐药菌肺炎和脓毒症提供了创新治疗策略。

　　

抗生素的发现堪称现代医学的里程碑，然而随着多重耐药菌的持续蔓延，我们正面临"后抗生素时代"的严峻挑战。其中，碳青霉烯耐药革兰阴性菌（CRE）被世界卫生组织列为最高优先级威胁病原体，而多粘菌素B（PMB）作为最后的治疗选择，却因显著的肾毒性和神经毒性，以及肺部组织穿透性差等问题，其临床应用受到极大限制。更棘手的是，细菌在肺部快速增殖会触发过度炎症反应，导致急性肺损伤甚至急性呼吸窘迫综合征（ARDS）。如何在有效杀菌的同时控制炎症风暴，成为当前抗感染治疗的核心难题。

近日，上海交通大学医学院研究团队在《Nature Communications》发表了一项创新性研究，他们巧妙设计了一种胆固醇强化的杂交纳米囊泡PMB@LNV-SyBV，通过中性粒细胞搭载策略，成功实现了抗生素的精准递送和炎症调控的双重功能。该研究为多重耐药菌引起的肺炎和脓毒症治疗提供了新思路。

研究人员运用了多项关键技术：从柠檬汁中提取植物源纳米囊泡（LNV），从大肠杆菌BNCC 133264制备合成细菌囊泡（SyBV），通过膜融合技术构建杂交囊泡，采用远程载药策略装载多粘菌素B，并利用中性粒细胞体外结合实验和小鼠急性肺损伤模型验证靶向性，最后通过碳青霉烯耐药肺炎克雷伯菌（CRKP）诱导的小鼠肺炎模型和大肠杆菌RJ056诱导的脓毒症模型评估治疗效果。

LNVs demonstrated anti-inflammatory effects and biocompatibility

研究人员首先从柠檬、生姜和葡萄柚中分离植物源囊泡，发现柠檬源纳米囊泡（LNVs）在LPS诱导的RAW264.7细胞中表现出最优的抗炎效果，能显著降低IL-6和TNF-α水平，且细胞毒性最低。蛋白组学分析显示LNVs富含胞质和核蛋白，脂质组学表明其主要成分为鞘脂（43.85%）和甘油磷脂（39.36%），这为理解其抗炎机制奠定了基础。

Preparation and characterization of E. coli SyBV with reduced cytotoxicity

团队成功制备了合成细菌囊泡（SyBV），与天然外膜囊泡（OMVs）相比，SyBV的脂多糖（LPS）含量降低了19倍，关键毒力因子OmpA、OmpC等蛋白含量显著减少，体外和体内实验均证实其免疫毒性大幅降低，为安全应用提供了保障。

Preparation of cholesterol-enriched PMB@LNV-SyBV

通过膜融合技术构建LNV-SyBV杂交囊泡，发现添加5%胆固醇可使多粘菌素B载药量提升9倍，且囊泡在PBS和10%胎牛血清中能稳定存在4周。蛋白组学证实杂交囊泡继承了亲本囊泡的特性，同时免疫毒性蛋白含量进一步降低。

In vitro antibacterial and anti-inflammatory activity of PMB@LNV-SyBV

抑菌圈实验显示PMB@LNV-SyBV的抗菌效果与游离多粘菌素B相当，且显著优于PMB@OMV。机制研究表明，OMV中的LPS会中和多粘菌素B的抗菌活性，而杂交囊泡因LPS含量极低，避免了这一现象。RNA-seq分析揭示PMB@LNV-SyBV能通过抑制NF-κB、JAK-STAT和MAPK等信号通路，发挥广谱抗炎作用。

PMB@LNV-SyBV selectively binds to activated neutrophils in vitro and in vivo

体外实验证实SyBV和PMB@LNV-SyBV能特异性结合活化的中性粒细胞，并在中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成时共同释放。小鼠视网膜血管成像和肺部靶向实验显示，杂交囊泡能通过中性粒细胞搭载高效富集于炎症肺部。

Therapeutic effects of PMB@LNV-SyBV on severe pneumonia caused by

在CRKP诱导的小鼠肺炎模型中，PMB@LNV-SyBV治疗组生存率显著提高，肺部细菌负荷降低约10⁴CFU/g，且肺泡壁增厚、肺水肿和白细胞浸润等病理改变明显改善。支气管肺泡灌洗液（BALF）中IL-6、TNF-α和IL-1β等炎性因子水平显著下降。

Therapeutic performance of PMB@LNV-SyBV in treating bacterial bloodstream infections

在脓毒症模型中，PMB@LNV-SyBV治疗组小鼠生存率达100%（大肠杆菌感染）和90%（CRKP感染），主要器官细菌载量降低3个数量级，血清炎性因子水平和多器官损伤均得到有效控制。

Biosafety of PMB@LNV-SyBV in vivo

连续7天静脉给药未引起血细胞计数和肝肾功能指标显著变化，主要器官未见病理损伤，表明该递送系统具有良好的生物相容性。

该研究成功构建了一种兼具抗菌和抗炎功能的杂交纳米囊泡递送系统，通过创新性的中性粒细胞搭载策略，解决了多粘菌素B肺部靶向性差的难题。值得注意的是，该平台可同时装载多种抗生素，具有应对不同耐药菌感染的灵活性。然而，研究者也指出，对于中性粒细胞缺乏的患者，该策略的疗效可能受限。总体而言，这项研究为多重耐药菌感染的治疗提供了新范式，兼具科学创新性和临床转化潜力。