《MedComm – Biomaterials and Applications》：Application and Research Progress of Nucleic Acid-Based Drug Delivery Systems in the Treatment of Intracerebral Hemorrhage
脑出血（ICH）是一种毁灭性卒中亚型，与高死亡率和神经功能残疾相关，但有效治疗仍受限于继发性脑损伤的复杂机制和有限的血–脑屏障（BBB）通透性。在此背景下，核酸药物递送系统（NADDS）通过实现精确基因调控和靶向调节疾病相关通路，提供了一种有前景的策略。然而，仍缺乏一个将核酸模态、载体设计、疾病阶段和转化可行性联系起来的系统框架用于ICH。本综述首先总结代表性核酸药物，包括小干扰RNA（siRNA）、微小RNA（miRNA）、反义寡核苷酸（ASO）和信使RNA（mRNA），在ICH后调节神经炎症、氧化应激和神经修复中的治疗机制和递送需求。随后重点介绍三类主要NADDS——脂质纳米颗粒（LNP）、基于外泌体的递送系统和基于DNA纳米材料的递送系统——强调其结构特征、设计原则、货物加载策略、递送机制、优势、局限及近期在ICH中的应用。讨论NADDS治疗ICH中遇到的主要挑战，包括动态BBB通透性、载体选择、负载效率不足、生物安全性问题、制造可扩展性和患者异质性。通过整合这些进展，本综述阐明了这三种平台的治疗潜力，并为开发更安全、更高效和临床可转化的核酸疗法用于ICH奠定基础。
**1 Introduction**
脑出血（ICH）指非创伤性自发脑实质出血，占卒中约10%–15%，致死致残率高。原发损伤源于血肿占位与压迫性坏死，继发损伤涉及脑水肿、铁死亡、氧化应激、神经炎症和细胞凋亡等级联过程。现有手术清除血肿和常规药物主要针对颅内压、止血或单一下游靶点，难以覆盖多通路继发损伤。核酸药物（NADs）可在基因层面精确调控表达并实现多靶点干预，但裸核酸易被核酸酶降解、难以跨血–脑屏障（BBB）且靶部位蓄积不足。因此，递送系统（DDS）成为其应用核心。本综述围绕LNP、外泌体和DNA纳米材料三类NADDS，比较其设计、应用与转化挑战，为ICH核酸治疗提供框架。
**1.1 Nucleic Acid Drugs for ICH**
NADs在遗传信息层面调控DNA或RNA，可作用于传统小分子和单抗难以靶向的分子。其主要机制包括：基因沉默或下调，如siRNA和ASO结合互补mRNA并诱导降解或抑制翻译；基因表达或替代，如mRNA或质粒DNA（pDNA）指导治疗性蛋白合成；直接分子靶向，如核酸适配体（aptamer）通过三维结构高亲和结合蛋白或受体。NADs的机制多样性与ICH急性期、亚急性期和恢复期的病理特点相对应，为分阶段干预提供基础。
**1.2 siRNA**
siRNA为约20–25 bp的双链RNA，通过RNA干扰（RNAi）特异性沉默靶基因。ICH后小胶质细胞活化及炎症小体激活促进继发损伤。靶向NLRP3、NLRC4、Tim-3和Nox4等分子的siRNA可分别减少炎症因子释放、中性粒细胞浸润、脑水肿、微胶质细胞活化及氧化应激和铁死亡，并保护神经元。siRNA因此是ICH精准基因调控的重要策略。
**1.3 miRNA**
miRNA通过结合靶mRNA的3′非翻译区抑制翻译或促进降解，参与ICH后神经炎症、凋亡、氧化应激和BBB破坏等过程。miR-124、miR-146a、miR-223、miR-7和miR195-5p等可抑制炎症通路、减少细胞因子和脑水肿、保护BBB。miR-124-3p经神经干细胞来源细胞外囊泡递送可抑制神经毒性星形胶质细胞转化，减轻继发神经元损伤。
**1.4 ASO**
ASO为约15–25个核苷酸的单链DNA或RNA，通过互补配对结合特定mRNA并调控基因表达。ICH后TNF-α升高，TNF-α特异性ASO可抑制其表达并减轻神经损伤；TUBB6 ASO可减小血肿体积、稳定微管、调节炎症并促进功能恢复，显示ASO在ICH治疗中的潜力。
**1.5 mRNA**
mRNA为DNA模板转录的长单链RNA，可在细胞质中利用翻译机器表达治疗性蛋白，无需进入细胞核。ICH治疗中可递送编码神经营养因子、抗氧化酶或抗炎细胞因子的mRNA。IL-10 mRNA脑内递送可缩小血肿面积并改善小鼠运动功能。ICH可降低ZO-1和claudin-5等紧密连接蛋白表达，靶向递送相应mRNA可能减轻BBB破坏和水肿，但安全高效脑内mRNA递送仍处早期。
**1.6 Other Nucleic Acid Drugs**
CRISPR/Cas系统作为基因编辑工具已用于多种脑病；经纳米胶囊递送至脑内靶向切割SNCA可降低α-synuclein、促进M1向M2微胶质细胞复极化并缓解神经炎症，提示其在ICH中的潜在应用。适配体可高特异结合分子靶标；靶向凝血因子IXa的适配体及“适配体–解毒剂”配对可快速中和抗凝活性、减少血肿扩大。血红蛋白（Hb）响应DNA水凝胶可实时检测术后再出血并触发荧光信号，同时按需释放去铁胺（DFO）抑制铁死亡。
**1.7 Conversion Disorder and Delivery Demand of Nucleic Acid Drugs in the Treatment of ICH**
核酸药物临床转化受多因素限制：体内核酸酶快速降解导致半衰期短；分子量大、亲水性强和负电荷阻碍跨膜及BBB穿透；ICH急性期BBB开放呈空间和时间异质性且部分可逆；病灶微环境存在炎症、氧化应激、酸化和免疫细胞浸润，影响稳定性、分布和胞内递送。理想NADDS应保护核酸、促进跨BBB和病灶蓄积、增强细胞摄取与内体逃逸，并可借助pH、酶或氧化还原响应实现时空可控释放，降低脱靶效应和系统毒性。
**2 Application of NADDS in the Treatment of ICH**
DDS可提高NADs稳定性、延长半衰期、增强靶向性、促进细胞摄取和内体逃逸，避免溶酶体水解。ICH治疗中NADDS已取得初步临床前结果。本部分重点总结LNP、外泌体和DNA纳米材料三类NADDS及其在ICH中的应用。
**2.1 Lipid Nanoparticle (LNP) Delivery Systems**
LNP递送系统以脂质纳米颗粒为载体，将药物包封于内部或吸附于表面，并通过特定途径递送至靶细胞或组织，是核酸递送的重要平台。
**2.2 Advantages of LNP Delivery Systems**
LNP主要由可离子化脂质、磷脂、胆固醇和聚乙二醇（PEG）修饰脂质组成，具有良好生物相容性和可降解性，免疫原性和系统毒性较低。ICH后BBB病理性破坏可使约50–200 nm颗粒在血肿周围被动蓄积；表面修饰抗体、肽或适配体可实现主动靶向。LNP还可包载siRNA、mRNA和蛋白等亲水分子及疏水药物，支持多药共递送和联合治疗。
**2.3 Application of LNP Delivery Systems in ICH**
提高脑靶向和跨BBB能力是LNP用于ICH的关键。Angiopep-2修饰LNP可结合脑内皮高表达的LRP1并经受体介导转胞吞跨BBB；转铁蛋白修饰LNP利用转铁蛋白受体（TfR）促进内皮摄取和跨细胞转运；乙酰胆碱等小分子修饰及图神经网络辅助筛选可构建脑靶向LNP库；模拟L-DOPA等结构开发的“BBB穿透脂质”如MK16基LNP可显著提高脑内mRNA递送。需注意上述平台多在BBB模型或非ICH动物中评价，尚缺乏ICH治疗验证。ICH模型中，鼻内给予共载TGF-β1 siRNA和姜黄素的阳离子固体脂质纳米粒可抑制TGF-β1、降低TNF-α并改善神经功能；VCAM靶向LNP递送IL-10 mRNA可使血肿体积降低约69%、改善运动功能约65%。上述证据支持LNP核酸治疗ICH的开发。
**2.4 Exosome-Based Delivery Systems**
外泌体为多种细胞主动释放的纳米级细胞外囊泡，具磷脂双分子层，广泛存在于血液、尿液和脑脊液，通过传递蛋白、脂质和核酸介导细胞间通讯并影响受体细胞生理和病理过程。
**2.5 Advantages of Exosome-Based Delivery Systems**
外泌体膜与宿主细胞膜高度相似，自体和同种异体细胞来源外泌体携带HLA I类等“自我”标记，免疫原性低，适合长期或重复给药。外泌体可天然穿越BBB，ICH后BBB暂时破坏时可通过泄漏紧密连接被动扩散，也可经吸附介导转运和受体介导内吞跨BBB。
**2.6 Application of Exosome-Based Delivery Systems in the Treatment of ICH**
外泌体因生物相容性、低免疫原性和跨BBB能力成为ICH核酸治疗的重要平台，miRNA是研究最多的货物。微胶质细胞来源外泌体递送miR-124可抑制M1活化、减少炎症因子、减轻脑水肿并改善神经功能；间充质干细胞（MSC）来源外泌体递送miR-146a-5p靶向IRAK1和NFAT5，促进M2极化并减少凋亡；递送miR-133b经RhoA/ERK/CREB轴促进神经突生长和运动感觉恢复；递送miR-25-3p经p53/SLC7A11/GPX4轴抑制铁死亡。上述研究显示外泌体可调控ICH后炎症、凋亡和铁死亡等多维病理。
**2.7 DNA Nanomaterial-Based Delivery Systems**
DNA纳米材料递送系统以DNA为基本构建单元，通过序列设计和互补配对自组装形成有序纳米结构，可高效负载siRNA、miRNA和ASO等治疗性核酸并精准调控体内递送。近年其在CNS疾病尤其是ICH中的应用受到关注，主要包括四面体框架核酸（tFNA）、DNA水凝胶及其他DDS。
**2.8 Advantages of DNA Nanomaterial-Based Delivery Systems**
The high programmability：基于互补配对可编程组装DNA折纸、二维阵列和三维框架，精确控制尺寸、形态和空间构型，从而调控载药位点、载量和分布，并模块化整合靶向配体、刺激响应元件和成像基团，实现多核酸协同递送和时空控释。
The high programmability（原文同名小标题，主要论述生物相容性与低免疫原性）：DNA纳米材料可降解为寡核苷酸和核苷酸进入内源代谢，生物相容性较好、毒性风险较低；避免CpG富集基序、引入非免疫刺激序列及PEG化或糖基化修饰可降低免疫识别和炎症因子释放，临床前研究显示系统炎症因子升高轻微、无明显系统毒性。
High drug loading capacity and multi-mode integration：DNA纳米结构内部和表面具有丰富可寻址结合位点，可通过互补配对负载核酸，通过嵌入负载小分子，通过化学偶联连接蛋白和多肽，提高单位载体载荷密度；并可共递送基因调控分子与抗炎或抗氧化剂，整合靶向、治疗和响应元件，实现空间分区和按需释放。
Excellent carrying capacity：DNA纳米材料不仅是载体，某些情况下具内在生物活性；tFNA可调控PI3K/Akt和Wnt/β-catenin等通路，促进细胞增殖迁移、抑制凋亡，并通过降低炎症因子和清除活性氧（ROS）发挥抗炎抗氧化作用，与所递送核酸产生协同治疗效应。
**2.9 Application of DNA Nanomaterial-Based Delivery Systems in ICH**
Application of tFNAs delivery systems in ICH：tFNA具精确空间可编程性和高生物相容性，可负载功能核酸或小分子。小鼠ICH模型中，tFNA递送CCR2 siRNA可敲低CCR2、抑制促炎微胶质细胞活化、促进M2极化、减轻继发炎症并加速血肿吸收，改善神经恢复。DNA四面体共载CpG寡脱氧核苷酸和芦丁在啮齿类和兔ICH模型中通过增强微胶质细胞和巨噬细胞吞噬促进血肿清除，同时芦丁减轻氧化应激和炎症，产生协同效应。
Application of DNA hydrogel delivery systems in ICH：DNA水凝胶以DNA为构建单元，结合分子识别、可编程性与水凝胶高吸水性和生物相容性，可填充ICH后组织空腔并支持组织再生。血红蛋白响应、适配体交联DNA水凝胶植入血肿清除腔后，Hb触发适配体构象变化使水凝胶降解并按需释放DFO，抑制铁死亡，减小血肿体积、增强血肿周围铁清除并改善神经功能。受到中性粒细胞胞外诱捕网启发的DNA网络具促血小板活化和红细胞聚集的止血特性，虽未在ICH直接验证，但与出血控制相关。
Application of other DNA nanomaterial-based delivery systems in ICH：镁离子（Mg
2+）配位DNA酶纳米调节器（SDz）在ICH模型中经CD47–SIRPα及MYD88/MAPK/NF-κB通路促进血肿清除、抑制神经炎症和继发神经元损伤。自组装肽和DNA基序构成的DNA纳米纤维支架可在病灶形成三维网络，提供机械支持并持续释放治疗剂，减少炎症细胞浸润、促进组织修复和功能恢复。TfR适配体功能化DNA纳米花在神经炎症模型中实现跨BBB和靶向核酸递送并抑制NLRP3炎症小体，立方体DNA纳米结构可招募载脂蛋白富集蛋白冠并经受体依赖转胞吞跨BBB，二者尚未在ICH验证但具机制相关性。
**2.10 Comparison of Different NADDS**
NADDS选择应匹配治疗目标、给药途径与时相、货物类型和靶细胞，而非依赖单一载体性质。LNP制剂较成熟、系统递送可控，可高效包载siRNA、mRNA和寡核苷酸并促进内体释放，但受蛋白冠、肝脾蓄积、脑趋向性不足和免疫毒性限制。外泌体可促进跨BBB、降低非特异性细胞毒性并提供供体细胞依赖的趋向性，已成功递送靶向神经炎症、凋亡和铁死亡的miRNA，但载药变异、内源货物、来源异质性和规模化标准化困难突出。DNA纳米材料具高结构可编程性，可精确排列配体、多组分载药和刺激响应释放，适合局部植入、病灶响应递送和多模态治疗，但核酸酶稳定性、内体逃逸、生物分布、规模化生产和临床相关ICH模型验证仍需优化。
**3 The Challenges of NADDS in the Treatment of ICH**
NADDS在ICH治疗中仍面临递送效率、载体设计、载药和转化等限制。脑病核酸疗效高度依赖DDS将药物可靠递送至靶区，影响疗效、不良反应和剂量需求；BBB是主要生理屏障，ICH脑微环境复杂性亦影响DDS选择与设计。
**3.1 Effects of BBB**
BBB由紧密连接内皮细胞、周细胞和星形胶质细胞等构成，维持CNS稳态并限制核酸药物穿透。ICH后血肿形成、凝血激活、血红蛋白毒性和补体激活等导致BBB破坏，免疫细胞浸润进一步加重；BBB通透性呈动态变化，可能存在3–24 h早期开放和48–72 h第二时相，使核酸递送有效时间窗高度阶段依赖。跨BBB策略包括配体修饰、结构优化和物理辅助技术。配体修饰通过TfR、胰岛素受体（IR）和LRP1等内皮受体促进受体介导转胞吞，具分子特异性和系统适用性，但高亲和力可能导致内皮滞留或溶酶体降解，受体竞争、饱和及ICH相关表达变化降低可靠性。结构优化通过调节尺寸、形状、变形性、表面电荷、脂质组成、PEG密度和蛋白冠形成促进转运，但过小颗粒易清除、高阳离子颗粒可能加重血管损伤、过度PEG屏蔽可能降低细胞摄取。聚焦超声（FUS）联合微泡是最成熟的局部可逆BBB开放物理方法，但空化可能引起内皮损伤、炎症、水肿或再出血，尤其在血肿扩大、凝血障碍、严重水肿或未控制高血压时；渗透开放、磁靶向和光热激活等空间选择性、穿透性或安全性有限，多属临床前。
**3.2 The Choice and Design of the DDS**
DDS对核酸治疗结果具决定性作用。ICH病灶呈酸化、ROS升高和金属离子过多等动态恶劣微环境，pH、氧化还原或金属离子响应型“智能”DDS可实现位点特异释放。pH响应系统利用酸敏键、可质子化聚合物或pH敏感脂质在酸性血肿或内体中质子化、结构失稳或断键，促进载体解组装、内体逃逸和胞内释放；氧化还原响应载体引入二硫键、硫缩酮或ROS敏感基团，响应谷胱甘肽升高或氧化应激；金属离子响应平台利用血肿区Fe
2+等异常蓄积，通过配位、竞争结合或离子触发构象变化释放货物；酶响应系统利用基质金属蛋白酶、凝血酶或磷脂酶等ICH后上调酶切割底物或连接子。上述设计可提高病灶选择性释放、降低系统暴露并提升治疗指数。例如基于膦酸化杯[4]芳烃衍生物的金属离子响应纳米载体可在血肿部位Fe
2+富集时选择性释放神经保护剂；虽未递送核酸，但其离子触发释放机制可为NADDS设计提供范式。将pH/ROS双响应或酶/氧化还原响应与表面靶向配体结合，可形成先蓄积后释放的两步递送策略。但智能DDS临床转化仍受肝脾蓄积、系统毒性、载体及降解产物氧化应激和补体激活、患者间pH/ROS/酶/金属离子波动导致提前或不全释放、表面配体非特异蛋白相互作用和长期神经毒性等限制，需优化激活阈值、开展急慢性毒性评价、在大型动物ICH模型中验证并建立规模化质控。
**3.3 Drug Loading Efficiency**
核酸分子量大、强负电、高亲水和易酶解，与许多载体尤其疏水组分相容性差，电荷比和处方条件不佳可降低包封率和均一性，导致靶组织有效核酸量不足。常用策略包括静电复合、可离子化材料设计、结构优化、处方参数控制、微流控辅助组装、脂质或聚合物组成优化、核酸化学修饰及可裂解或刺激响应连接子。但增强载体–货物结合存在权衡：过强结合虽提高包封和循环保护，却可能阻碍胞内货物解离、降低生物可利用核酸比例，并影响内体逃逸和功能位点到达。有效NADDS需在循环中足够稳定并在靶细胞内及时解组装，可借助pH、氧化还原、酶或ROS响应材料兼顾胞外保护和胞内释放。
**3.4 Clinical Transformation Disorder**
NADDS治疗ICH的转化仍处早期，多数证据来自年轻健康 rodents 的实验性出血模型，而ICH患者常伴高龄、合并症、抗血栓暴露和血肿特征差异，可改变BBB通透性、免疫激活和核酸治疗反应；患者遗传背景、药物基因组学和基线神经炎症状态异质性亦难由常规临床前模型复现，可能显著影响疗效和不良事件。临床推进前需在老龄和合并症模型、临床相关大型动物ICH模型及药代动力学研究中验证血肿周围靶细胞的功能性胞内递送。制造和监管准备度因平台而异：LNP具相对成熟的可扩展生产方法，外泌体需严格来源资质和机制相关效价试验，DNA纳米材料需保证规模化序列保真、结构完整和核酸酶稳定性；监管评价还需关注脱靶基因调控、免疫刺激、补体激活及货物和载体的迟发神经毒性。
**4 Conclusion and Prospects**
ICH仍是高死亡率、严重神经后遗症且治疗选择有限的毁灭性卒中；继发脑损伤机制复杂，传统单一下游靶点药物常难获满意效果。核酸治疗可精确调控疾病相关基因和信号网络，针对神经炎症、氧化应激、铁死亡、细胞死亡和神经修复，但其疗效关键取决于有效DDS。LNP、外泌体、DNA纳米材料等NADDS在ICH临床前研究中显示可提高核酸稳定性、促进跨BBB、增强病灶靶向蓄积并改善治疗结果。未来NADDS应发展刺激响应或可编程智能平台，响应炎症信号、ROS、pH或酶活性实现阶段特异精准干预；提高载药效率、胞内释放和内体逃逸；强化生物相容性、可降解性、制造一致性和储存稳定性；结合血肿阶段、病灶位置和继发损伤时相发展个性化策略。短期应优先优化LNP和外泌体处方、提高载药释放效率、标准化制造并在临床相关大型动物ICH模型中验证；长期可探索可编程多级载体、影像或分子生物标志物指导的患者特异递送系统及实时监测和自适应治疗的一体化诊疗平台。蛋白冠介导靶向递送值得关注：蛋白冠不应仅视为不利因素，通过工程化纳米颗粒表面选择性招募内源血浆蛋白，可利用蛋白冠依赖的受体识别实现脑组织或病灶更有效靶向；在临床转化前需明确蛋白冠组成、稳定性和患者依赖变异。总体而言，NADDS是ICH治疗中快速发展且具前景的方向，未来需整合生物材料工程、纳米技术、分子药理学和先进影像，发展靶向更精确、安全性更高和转化潜力更强的递送平台，并通过从处方优化、标准化临床前评价到生物标志物指导个性化和先进可编程系统的分阶段路径，推动核酸治疗从实验创新走向临床应用。
