红细胞膜融合植物源纳米颗粒作为基因治疗载体靶向治疗脑缺血再灌注损伤的创新研究

本研究针对缺血性脑卒中后内源性神经再生不足的临床难题，开发了红细胞膜融合三七外泌体样纳米颗粒（R-PDN）递送系统，成功搭载Agomir-124（Ago124）穿越血脑屏障（BBB）。通过SGLT-1介导的糖基化靶向机制，实现11.3小时长效循环和67%的IL-10促生效率，显著促进Tuj1+神经元分化（2.23倍）并缩小28%脑梗死体积，为脑疾病基因治疗提供安全高效的新策略。

　　

缺血性脑卒中作为全球第二大死因，每年导致1200万新发病例，其中80%属于缺血性类型。尽管内源性神经干细胞（NSC）能启动修复机制，但其再生能力远不足以补偿神经元损失。microRNA-124（miR-124）作为中枢神经系统最丰富的miRNA，虽能通过调控Sox9、REST等多靶点促进神经发生，却面临体内稳定性差（半衰期仅7分钟）和血脑屏障穿透难的困境。传统递送系统如脂质纳米粒（LNP）存在靶向效率低（<1%入脑）、病毒载体有免疫原性风险，而哺乳动物外泌体又存在产量低的缺陷。

针对这些挑战，复旦大学药学院王建新团队创新性地利用三七来源的外泌体样纳米颗粒（PDN），通过红细胞膜（RBCM）融合和Agomir-124（Ago124）装载，构建了多功能基因递送系统。研究首次揭示PDN表面糖基化修饰通过钠-葡萄糖协同转运蛋白1（SGLT-1）实现BBB靶向的分子机制，并证实该系统的治疗潜力：在体外氧糖剥夺/再灌注（OGD/R）模型中使抗炎因子IL-10提升67%，在短暂性大脑中动脉闭塞（tMCAO）小鼠中将梗死体积从28%降至15%，且未观察到肝肾功能异常。

关键技术方法包括：1）采用蔗糖密度梯度超速离心从三七新鲜根部分离PDN；2）通过微型挤出器将PDN与小鼠红细胞膜按1:1蛋白比融合；3）利用探针超声法实现Ago124的40%装载效率；4）表面等离子共振（SPR）验证PDN与SGLT-1的结合动力学；5）建立原代神经干细胞和微胶质细胞的OGD/R模型评估神经再生；6）通过11.7T MRI定量脑梗死体积。

3.1. Ago124@R-PDN的构建与表征

通过膜融合技术构建的杂化囊泡（R-PDN）保留81.25% PDN蛋白和48.87% RBCM蛋白（含免疫逃逸标志物CD47），FRET分析证实35.6%的能量转移效率。胆固醇修饰使Ago124装载效率达40%，粒径稳定在142.3±3.2 nm（动态光散射数据），透射电镜显示典型双层膜结构。

3.2. 抑制OGD诱导的微胶质炎症

在原代微胶质细胞中，Ago124@R-PDN的溶酶体逃逸率达55%（24小时），使M2型标志物CD206⁺细胞显著增加。ELISA检测显示其IL-10分泌量较游离Ago124提升5.7倍（67.0% vs 11.7%），同时抑制促炎因子IL-6。

3.3. 促进神经干细胞分化

BrdU染色显示Ago124@R-PDN使OGD/R后的NSC增殖提升1.89倍。第7天时，神经元标志物Tuj1⁺细胞增加2.23倍，且GFAP⁺星形胶质细胞分化减少，证实其定向神经分化能力。

3.4. 体内药动学与靶向机制

红细胞膜修饰使PDN半衰期从7分钟延长至11.3小时，脑部蓄积量提升3.1倍。SPR实验证实PDN与SGLT-1的浓度依赖性结合（K_D=2.1×10^-6 M），而糖苷酶（PNGase F）处理完全阻断该相互作用，说明糖基化修饰的关键作用。

3.5. tMCAO模型治疗效果

MRI显示Ago124@R-PDN组梗死体积仅15%（对照组28%），改良神经功能缺损评分（mNSS）从12降至3。Morris水迷宫试验中治疗组逃避潜伏期缩短70%，且新生神经元标志物Ki67⁺/MAP2⁺在梗死周边区显著增多。

这项研究开创性地将植物外泌体的天然靶向性与红细胞膜的长效循环特性相结合，突破基因药物治疗脑疾病的递送瓶颈。其价值体现在三方面：1）阐明PDN通过SGLT-1糖基化识别穿越BBB的新机制；2）开发无需化学修饰的天然载体系统，避免合成纳米材料的毒性风险；3）实现基因药物（Ago124）与载体（PDN）的协同治疗，为阿尔茨海默病等脑部疾病提供普适性解决方案。论文发表于《Asian Journal of Pharmaceutical Sciences》，为中药现代化和基因治疗领域提供了跨界融合的典范。