真菌靶向纳米胶束递送微小 RNA 抑制烟曲霉毒力的新型抗真菌策略

【字体: 时间:2025年05月20日 来源:Scientific Reports 3.8

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  烟曲霉(Aspergillus fumigatus)感染面临 azole 类药物耐药难题,现有抗真菌药仅三类。研究人员开发真菌靶向纳米胶束递送微小 RNA(miRNA)策略,靶向毒力因子 1,8 - 二羟基萘(DHN)- 黑色素合成相关基因alb1,显著降低其表达与蛋白水平,增强真菌对氧化应激和中性粒细胞攻击的敏感性,为抗真菌治疗提供新方向。

  
烟曲霉(Aspergillus fumigatus)是引发侵袭性曲霉病的主要病原体,每年导致超过 210 万免疫缺陷患者感染,死亡率高达 80% 以上。当前临床一线抗真菌药物仅包括靶向麦角固醇的 azole 类和多烯类、以及抑制 β-1,3 - 葡聚糖合成的棘白菌素类,但烟曲霉对 azole 类耐药性逐年攀升,世界卫生组织已将其列为威胁公共卫生的首要真菌病原体。开发作用机制新颖的抗真菌疗法迫在眉睫。

在此背景下,东京医科大学(Tokyo Medical University)的研究团队开展了一项创新研究,尝试利用微小 RNA(microRNA, miRNA)调控真菌毒力因子表达,为抗真菌治疗开辟新路径。相关成果发表于《Scientific Reports》。

主要技术方法


研究采用以下关键技术:① 通过 miRbase 数据库筛选靶向烟曲霉alb1基因(编码参与 DHN - 黑色素合成的关键酶)的人类 miRNA 模拟物,经荧光标记验证其在原生质体中的转染效率;② 构建 3×HA 标签融合的 Alb1 蛋白表达菌株(Alb1-HAp),结合 Western blotting 技术检测蛋白翻译水平变化;③ 利用聚乙烯 glycol(PEG)- 聚氨基酸共聚物制备靶向真菌的 Dectin-1 安装纳米胶束,实现 miRNA 向完整真菌细胞的递送;④ 通过过氧化氢(H?O?)氧化应激实验和中性粒细胞杀伤实验,评估 miRNA 转染对真菌抗逆性和免疫清除敏感性的影响。

研究结果


1. miRNA 模拟物筛选与基因调控验证


通过生物信息学分析,筛选出 hsa-miR-3667-5p 和 hsa-miR-4738-3p 作为高互补性候选 miRNA。荧光显微镜观察显示,两者均可有效转染烟曲霉原生质体,转染后 12 小时alb1 mRNA 表达量分别降低 3.7 倍(10 nM)和 1.9 倍(40 nM)。Western blotting 证实,hsa-miR-3667-5p(40 nM)可使 Alb1-HAp 蛋白水平降低至 30%,表明 miRNA 通过转录后调控抑制靶基因表达。

2. 毒力因子抑制增强真菌应激敏感性


DHN - 黑色素是烟曲霉抵抗氧化应激的关键毒力因子。miRNA 转染导致黑色素合成减少,使真菌对 H?O?诱导的氧化应激耐受性下降 —— 转染组分生孢子在 1.1 mM H?O?处理后菌落形成单位(CFU)减少 20-25%,而未转染组无显著变化。此外,miRNA 转染菌株与小鼠中性粒细胞共培养时,CFU 清除率从对照组的 38% 提升至 58%-59%,表明抑制alb1可增强真菌对宿主免疫攻击的敏感性。

3. 纳米胶束实现完整真菌细胞的 miRNA 递送


研究团队开发的 Dectin-1 安装纳米胶束可特异性结合真菌菌丝表面,通过共聚焦显微镜观察到荧光标记的 miRNA 成功进入带有细胞壁的完整真菌细胞。与未加载 miRNA 的胶束相比,载药胶束处理组分生孢子在 H?O?应激后 CFU 减少约 50%,证实该递送系统可有效将 miRNA 递送至靶细胞并发挥功能。

研究结论与意义


本研究首次证实,利用真菌靶向纳米胶束递送 miRNA 可特异性抑制烟曲霉毒力因子alb1的表达,通过降低黑色素合成增强真菌对氧化应激和宿主免疫的敏感性。尽管仍需解决体内递送效率、脱靶效应及长期毒性等问题,但该策略突破了传统抗真菌药物的作用机制,为应对耐药真菌感染提供了 “基因调控 + 精准递送” 的双重创新思路。未来若与动物模型验证及药代动力学优化结合,有望推动 RNA 疗法在临床抗真菌领域的应用,为全球真菌感染治疗困境提供新解决方案。

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