靶向白蛋白的高亲和力抗降解 siRNA 共轭物用于关节炎治疗的研究

骨关节炎（OA）和类风湿关节炎（RA）缺乏有效治疗手段，现有疗法或仅缓解症状或存在免疫抑制等局限。本研究开发靶向基质金属蛋白酶 13（MMP13）的 siRNA 共轭物，通过 “拉链” 修饰增强稳定性，结合白蛋白实现关节靶向。在小鼠和豚鼠模型中，单次注射即可长期抑制 MMP13，减轻软骨侵蚀，疗效优于传统药物。

　　

关节炎是困扰全球数亿人的慢性疾病，其中骨关节炎（Osteoarthritis, OA）和类风湿关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）最为常见。OA 以软骨退化、滑膜炎症和骨赘形成为特征，患者常伴随多关节受累；RA 作为自身免疫病，以严重滑膜炎症、骨侵蚀和全身免疫失调为标志。当前 OA 治疗依赖非甾体抗炎药（NSAIDs）或糖皮质激素，仅能缓解症状却无法阻止疾病进展，甚至可能加速软骨降解；RA 治疗虽有肿瘤坏死因子（TNF）抑制剂等生物制剂，但长期使用易引发免疫抑制且疗效逐渐衰减。两类疾病均涉及细胞外基质降解酶 —— 基质金属蛋白酶（Matrix Metalloproteinases, MMPs）的过度表达，尤其是 MMP13，其在降解 Ⅱ 型胶原和纤维连接蛋白中起核心作用，驱动软骨侵蚀和炎症级联反应。然而，开发选择性 MMP13 抑制剂面临同工酶结构相似性带来的毒性挑战，亟需更精准的治疗策略。

在此背景下，美国范德堡大学（Vanderbilt University）的研究团队开展了一项创新研究，相关成果发表于《Nature Biomedical Engineering》。研究针对 MMP13 设计了一种无需载体的 siRNA 共轭物，通过化学修饰和白蛋白结合特性，实现了对关节炎关节的高效靶向递送和长效基因沉默，为关节炎治疗提供了全新思路。

研究主要采用了以下关键技术方法：

1. siRNA 化学修饰：设计 “拉链” 模式的交替 2′-O-Me 和 2′-F 核糖修饰，并在末端引入硫代磷酸酯键，增强 siRNA 对核酸酶的抗性。

2. 白蛋白结合共轭结构：通过含 18 个乙二醇（EG）重复单元的 linker 连接双 C18 脂质，构建 siRNA

   <(eg??l)?> 共轭物，利用白蛋白的天然炎症组织富集特性实现靶向。

3. 多物种动物模型：在小鼠创伤性骨关节炎（PTOA）、类风湿关节炎（K/BxN 血清转移模型）和豚鼠前交叉韧带切断（ACLT）模型中评估疗效，涵盖啮齿类和大型动物。

4. 多维度疗效评估：结合荧光成像、实时定量 PCR（RT-qPCR）、免疫组化（IHC）、组织学评分（OARSI、DJD）和 microCT 等技术，从分子、细胞和组织层面分析 MMP13 沉默效果及关节保护作用。

研究结果

1. 白蛋白介导的关节靶向递送机制

静脉注射后，Cy5 标记的白蛋白显著富集于 PTOA 小鼠关节的滑膜和软骨，而聚乙二醇（PEG）对照无此特性。机制上，炎症关节中 caveolin-1 和 SPARC（富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白）等白蛋白转运因子表达上调，促进共轭物滞留。优化后的 siRNA<(eg??l)?> 与白蛋白结合率超 80%，在 PTOA 关节中的富集效率是胆固醇共轭 siRNA 的 2 倍以上，且在人、小鼠和豚鼠中均表现出跨物种结合能力。

2. 长效稳定性与基因沉默效能

“拉链” 修饰的 siRNA 在 OA 患者滑膜液中 24 小时内保持稳定，而未修饰对照降解超 50%。单次静脉注射 siMMP13<(eg??l)?> 后，PTOA 关节中 MMP13 mRNA 和蛋白水平持续抑制超 30 天，且特异性富集于滑膜成纤维细胞 ——MMP13 的主要来源细胞，实现精准靶向。

3. 显著的治疗效果与临床前优势

在 PTOA 模型中，siMMP13<(eg??l)?> 显著降低关节疼痛（压力痛阈值改善 45%）、减少软骨降解标志物（C2C 碎片降低）和病理评分（OARSI 评分改善），效果优于糖皮质激素 Zilretta 和 MMP13 小分子抑制剂 CL-82198。在 RA 模型中，该共轭物减轻多关节炎症、骨侵蚀和滑膜增生，抑制 IL-1β、TNF 等促炎因子，且对 p38 MAPK 和 NF-κB 通路有显著抑制作用，阻断炎症 - 降解正反馈循环。

4. 安全性与转化潜力

血液生化指标和组织学检查显示，siMMP13<(eg??l)?> 无明显肝肾功能损伤，主要分布于关节和肝脏，肾脏蓄积较少。豚鼠 ACLT 模型进一步验证其在大型动物中的有效性，MMP13 表达抑制超 80%，证实跨物种治疗潜力。

结论与意义

本研究通过 “白蛋白搭车” 策略，构建了一种高效靶向关节炎关节的 siRNA 递送系统，利用化学修饰提升稳定性，通过脂质 - 白蛋白相互作用实现全身给药后的局部富集。该方法突破了传统纳米载体的复杂性和毒性限制，单次给药即可实现长效基因沉默，显著优于现有小分子抑制剂和激素疗法。其核心创新在于将白蛋白的天然特性与 siRNA 的精准基因调控结合，为关节炎治疗提供了兼具靶向性、安全性和长效性的新范式，同时为其他炎症性疾病（如肿瘤、缺血性损伤）的基因治疗开辟了新方向。未来有望通过进一步优化共轭物结构，推动其向临床转化，为 millions of 关节炎患者带来治疗新希望。