用于银屑病免疫治疗的生物活性 M2 外泌体杂化纳米复合材料

《Biomaterials Advances》：Bioactive M2 exosome hybrid nanocomposites for immune therapy of psoriasis

　　

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  我们通过将M2巨噬细胞来源的外泌体与氧化铈纳米颗粒整合，设计了一种生物活性杂化纳米复合材料（Exo-Ce）。
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  该协同体系表现出稳健的免疫调节作用，并在抗银屑病治疗中展现出优于单药治疗的治疗效果。

引言

银屑病是一种慢性的皮肤增殖和炎症性疾病，其特征为边界清晰的红斑性斑块，表面覆盖银白色鳞屑。该病在全球范围内普遍存在，全球患病率约为1%至8% [1], [2], [3]。它代表了遗传、环境和免疫因素之间复杂的相互作用，其中由活性氧（ROS）过度积累引起的氧化应激尤为突出 [4], [5], [6]。作为银屑病中的关键介导因子，ROS显著促进氧化应激、放大局部炎症反应，并导致组织损伤和皮损的持续形成 [7], [8], [9]。高水平的ROS破坏了皮肤氧化还原平衡，诱导角质形成细胞过度增殖，并增加多种炎症细胞因子的分泌（如IL-17 A、TNF-α）。目前，银屑病的治疗方法包括外用药物、光疗和系统性治疗，虽然能提供不同程度的疾病控制，但通常受到疗效不一致、患者反应差异以及潜在长期毒性的限制 [10], [11]。尽管针对TNF-α或IL-17 A的生物制剂已显著改善临床疗效，但其广泛应用仍受到高成本、侵入性给药、治疗耐药性和免疫原性风险的制约 [12], [13]。因此，亟需开发新的靶向治疗策略，以调节银屑病的免疫微环境并减轻ROS介导的氧化损伤。

在此，我们通过将M2巨噬细胞来源的外泌体与纳米酶相结合，提出了一种新颖的治疗策略。外泌体是细胞分泌的纳米级细胞外囊泡（直径30–150 nm），携带多样化的蛋白质、核酸、脂质、代谢物及其他活性分子。重要的是，它们已广泛参与免疫调节、炎症反应、组织再生、免疫逃逸、组织纤维化以及肿瘤耐药等过程 [14], [15], [16]。鉴于其生物学功能，外泌体已被报道作为多种疾病治疗和检测的生物相容性递送载体，如伤口愈合、肿瘤、神经退行性疾病和炎症性疾病 [17], [18]。然而，天然外泌体的临床转化往往受限于其在体内的快速清除以及在严重氧化应激背景下有限的疗效。此外，纳米酶如氧化铈纳米颗粒（CeNP）作为稳定的类人工酶，具有过氧化物酶（POD）、超氧化物歧化酶（SOD）、氧化酶（OXD）和过氧化氢酶（CAT）等稳健的类酶催化活性 [19], [20]。作为一类具有内在酶学特性的纳米材料，纳米酶兼具纳米材料的理化性质和催化功能，展现出高稳定性和可重复使用性、强催化活性以及低生产成本等显著优势 [21], [22]。因此，纳米酶在肿瘤、缺血性脑卒中、自身免疫性疾病和退行性疾病等多种疾病的治疗中展现出广阔的应用前景 [23], [24], [25]。然而，裸纳米酶制剂通常存在生理环境中稳定性低且缺乏主动靶向能力的问题。因此，通过将纳米酶与外泌体整合，有望为银屑病的免疫治疗提供一个协同平台。

在本研究中，我们通过在M2巨噬细胞来源的外泌体（Exo）表面固定CeNP纳米酶，构建了一种生物活性杂化纳米复合材料（Exo-Ce），用于银屑病的协同免疫治疗（图1）。该纳米复合材料保留了两种组分的结构完整性和生物活性，将Exo的免疫调节特性与CeNP的ROS清除能力相结合。通过流式细胞术和荧光成像发现，Exo-Ce能够有效地清除巨噬细胞内的过量ROS。同时，ELISA检测显示，Exo-Ce显著减少了包括TNF-α和IL-6在内的促炎细胞因子的分泌，提示其具有体外的抗氧化和抗炎作用。此外，我们还在大鼠银屑病模型中探索了其治疗效果。Exo-Ce处理的小鼠银屑病皮损显著改善，表现为皮损面积减小、表皮和真皮增厚减轻，以及银屑病相关标志物（包括Ki-67和IL-17 A）表达下调。通过整合外泌体的免疫调节能力与纳米酶显著的ROS清除活性，该纳米杂化系统实现了卓越的协同免疫调节作用。总体而言，与单药治疗相比，我们的Exo-Ce为银屑病的临床治疗提供了一种前景广阔且生物相容性良好的策略。

章节摘要

Exo-Ce的制备与表征

在合成纳米杂化体系之前，采用氨沉淀-透析-冻干法合成了粒径和形貌均匀的CeNP，并通过差速梯度超速离心从M2极化的骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）中分离外泌体（Exo）。通过流式细胞术和Western blot证实亲本细胞的高CD206表达，确认了M2表型（图S1，图2G）。所分离外泌体的身份和纯度通过Western blot验证，

结论

在本研究中，我们通过将M2巨噬细胞来源的外泌体（Exo）与CeNP整合，提出建立了一种生物活性杂化纳米复合材料（Exo-Ce），以实现协同免疫调节以治疗银屑病。在该杂化纳米复合材料中，CeNP作为稳定的类人工酶模拟物，具有多种类酶催化活性，能够实现高效的ROS清除 [28]。其固有的抗氧化能力有效逆转了局部皮损处的氧化应激失衡

CeNP的合成与功能化

用2毫升双蒸水溶解108.5毫克硝酸铈六水合物（Ce(NO₃)₃·6H₂O），用1毫升双蒸水溶解100毫克柠檬酸钠二水合物（Na₂C₆H₆O₇·2H₂O）。将这两种溶液合并至含有0.5 mol/L氨水溶液的50毫升超纯水体系中，在室温下磁力搅拌24小时。反应后，为去除聚集颗粒，将混合物以2600 ×g离心30分钟。将上清液进行24小时透析，

伦理与参与同意声明

所有动物实验均按照南通大学实验动物保护与伦理委员会的指南进行（批准号：S20260402–012）。本研究不涉及人类参与者。

CRediT作者贡献声明

魏娅南：初稿撰写，项目管理，形式分析，数据管理。陈思宇：初稿撰写，验证，数据管理。杨能杰：方法学，形式分析。陶心宇：审稿与编辑，方法学。张昊：验证，资源。赵玉楼：数据管理。朱玉娟：概念构思。顾志丰：经费获取，概念构思。

利益冲突声明

作者声明，不存在已知的可能影响本文所报告工作的竞争性经济利益或个人关系。

致谢

本研究获得以下项目资助：国家自然科学基金（批准号：82102233），江苏省医学重点学科培育单位（批准号：JSDW 202205），江苏省研究型医院（批准号：YJXYY202204），南通市科技项目（批准号：XNBH00031655，JC2023037）以及江苏省双创人才计划（批准号：JSSCRC2024596）。

魏娅南|陈思宇|杨能杰|陶心宇|张昊|赵玉楼|朱玉娟|顾志丰