中性粒细胞膜包被的纳米平台靶向降解STING抑制蛛网膜下腔出血后小胶质细胞焦亡

《Advanced Science》：Targeted Degradation of STING by a Neutrophil Membrane-Coated Nanoplatform Suppresses Microglial Pyroptosis After Subarachnoid Hemorrhage

　　

蛛网膜下腔出血（SAH）是一种危及生命的脑血管疾病，其中神经炎症和神经元死亡是导致不良预后的关键因素。研究人员在此发现异常STING（干扰素基因刺激因子）激活是小胶质细胞焦亡和SAH后损伤的关键驱动因素。转录组学和生化分析支持STING信号与小胶质细胞焦亡之间的密切关联，其中MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）信号作为功能相关的下游通路。基于这一机制见解，研究人员构建了MG1肽功能化、中性粒细胞膜包被的STING-PROTAC（蛋白水解靶向嵌合体）纳米颗粒（MG1@NM-Px），以实现血脑屏障穿透、小胶质细胞靶向递送以及体内高效的STING降解。这种催化降解抑制了炎症小体相关激活和GSDME（gasdermin E）相关的焦亡信号，减少了促炎细胞因子分泌，并阻止了神经元凋亡。组织病理学检查显示尼氏体完整性得以保留，而行为学测试显示神经功能显著改善。总之，这种工程化中性粒细胞膜包被的STING-PROTAC纳米平台有效降解STING、抑制小胶质细胞焦亡，并在SAH中提供强效的神经保护。这项工作为SAH治疗建立了一种新型仿生纳米医学策略，并为治疗神经炎症相关疾病开辟了新途径。

**研究背景与问题**
蛛网膜下腔出血（SAH）是一种高致死率、高致残率的脑血管急症。早期脑损伤（EBI）是决定预后的关键，其中小胶质细胞驱动的炎症反应是神经元功能障碍和神经功能恶化的核心因素。目前已知小胶质细胞焦亡（一种由炎症小体激活和gasdermin介导的膜孔形成导致的细胞裂解性死亡）是EBI的重要放大器，但触发SAH后小胶质细胞焦亡的上游信号尚不明确。干扰素基因刺激因子（STING）作为胞质DNA传感器，被认为是无菌性炎症的关键驱动因子，且已有证据表明STING异常激活可促进NLRP3炎症小体组装并诱导焦亡，但STING是否参与SAH后小胶质细胞焦亡及其机制未知。此外，STING与MAPK通路之间存在潜在串扰，可能构成先前被忽视的病理节点。现有STING抑制剂依赖瞬时活性位点占据，无法提供持续抑制；而蛋白水解靶向嵌合体（PROTAC）可催化降解STING，但PROTAC分子因高分子量和低脂溶性导致血脑屏障穿透性差、细胞选择性不足，亟需有效的递送系统。因此，本研究旨在阐明STING在SAH后小胶质细胞焦亡中的作用，并开发一种能穿透血脑屏障、靶向激活小胶质细胞的STING降解纳米平台。

**研究内容与结论**
研究人员发现STING在SAH后显著上调，主要定位于小胶质细胞，并通过MAPK信号通路驱动炎症小体组装和GSDME介导的焦亡，形成STING–MAPK–焦亡信号轴。基于此机制，他们构建了MG1肽功能化、中性粒细胞膜包被的STING-PROTAC纳米颗粒（MG1@NM-Px），该平台能穿透血脑屏障、靶向小胶质细胞并高效降解STING，从而抑制小胶质细胞焦亡、减轻神经炎症和神经元损伤，改善神经功能恢复。该研究首次证明PROTAC介导的靶向蛋白降解可用于SAH治疗，为神经炎症相关疾病提供了新的仿生纳米医学策略。论文发表在《Advanced Science》。

**关键技术方法**
（1）利用Olink蛋白质组学和转录组测序（RNA-seq）鉴定STING下游信号通路，结合基因本体（GO）富集和基因集富集分析（GSEA）确定MAPK通路的关键作用；（2）构建STING-PROTAC分子（STP1），通过脂质体封装并包被从小鼠骨髓中分离的中性粒细胞膜（纯度>95%），再偶联MG1靶向肽，制备MG1@NM-Px纳米颗粒；（3）采用透射电镜、动态光散射、ζ电位、免疫金标记等表征纳米颗粒形态和膜蛋白保留；（4）建立bEnd.3–BV-2共培养Transwell模型评估血脑屏障穿透和小胶质细胞靶向能力；（5）使用C57BL/6J小鼠通过血管内穿孔法建立SAH模型，进行体内分布、分子检测（Western blot、免疫荧光）、行为学测试（Morris水迷宫、转棒）和组织学分析（尼氏染色、TUNEL）。样本队列来源：小鼠骨髓来源中性粒细胞，C57BL/6J小鼠SAH模型。

**研究结果**
- **2.1 STING在SAH后上调并导致神经功能缺损、神经炎症和神经元损伤**：通过Western blot和免疫荧光发现，SAH小鼠损伤侧皮层STING蛋白在24 h达峰，主要定位于Iba1⁺小胶质细胞；OxyHb刺激BV-2小胶质细胞后STING表达升高。利用TMEM119启动子驱动的AAV-shSTING实现小胶质细胞特异性敲低，可显著改善SAH小鼠的平衡木测试和改良Garcia评分，抑制IL-1β、NLRP3、IL-18等炎症因子，减轻尼氏体丢失和TUNEL阳性细胞数，表明STING是EBI的关键驱动因子。
- **2.2 STING在SAH急性期调节小胶质细胞焦亡**：Olink蛋白质组学显示STING敲低后焦亡相关细胞因子（如CCL4、IL-18、IL-6）下调；扫描电镜观察到OxyHb诱导的BV-2细胞膜肿胀、破裂等焦亡形态，STING敲低后消失；PI/Hoechst染色和LDH释放实验进一步证实STING敲低保护膜完整性。Western blot显示STING敲低降低NLRP3、AIM2、GSDME-N水平；体内实验同样发现SAH后GSDME在Iba1⁺小胶质细胞中上调，STING敲低后减少。GSDMD未见显著变化，提示GSDME是本研究中的主要焦亡执行者。
- **2.3 STING通过MAPK信号调节BV-2小胶质细胞焦亡**：RNA-seq鉴定出4039个差异表达基因，GO和GSEA分析显示MAPK通路显著富集。Western blot证实OxyHb诱导STING、p-p38、p-ERK及焦亡蛋白升高，STING敲低后减弱，而MAPK激活剂茴香霉素（ANS）可恢复这些变化，表明MAPK是STING下游功能相关通路。
- **2.4 机制引导的MG1@NM-Px构建实现小胶质细胞靶向STING降解**：STP1（CRBN基STING降解剂）封装于DSPC/DSPE-PEG-MG1脂质体，再包被中性粒细胞膜，获得均匀球形纳米颗粒（~115 nm，ζ电位~-28.9 mV）。Western blot、免疫金标记等证实CD11a、CD18、CXCR4等膜蛋白保留。MG1功能化使BV-2细胞摄取较HUVEC高约3倍；Transwell模型显示MG1@NM-Px穿透血脑屏障后BV-2摄取较NM-Px提高2倍以上。STP1在酸性pH 5.5下释放加速，生理pH下稳定。
- **2.5 MG1@NM-Px有效降解STING并持续抑制小胶质细胞焦亡信号**：在OxyHb刺激的BV-2细胞中，MG1@NM-Px在24 h和48 h均显著降低STING蛋白水平，效果优于游离PROTAC和H-151（后者在48 h出现反弹）。免疫荧光证实STING荧光几乎消失。Western blot显示MG1@NM-Px显著抑制NLRP3、AIM2、IL-1β和GSDME-N，效果优于H-151。
- **2.6 MG1@NM-Px在SAH模型中的脑递送、小胶质细胞靶向及治疗效果**：SAH小鼠静脉注射后，荧光成像显示NM-Px和MG1@NM-Px均能高效积聚于脑部，但MG1@NM-Px与Iba1⁺小胶质细胞共定位更显著，游离MG1可竞争性阻断。Western blot表明MG1@NM-Px在24 h和48 h显著降低皮层STING及下游焦亡蛋白。Morris水迷宫显示MG1@NM-Px显著缩短逃避潜伏期、增加靶象限停留时间和平台穿越次数，优于依达拉奉、STP1和H-151。尼氏染色和TUNEL染色显示MG1@NM-Px保护神经元、减少凋亡。主要器官组织学和血液生化指标无异常，提示初步生物安全性。

**总结与讨论**
本研究证实STING–MAPK–焦亡轴是SAH后早期脑损伤的关键机制，靶向STING降解可有效阻断该炎症级联反应。MG1@NM-Px纳米平台通过仿生设计和PROTAC技术，实现了血脑屏障穿透、小胶质细胞特异性递送和持续STING降解，在分子、组织学和功能水平上均展现出强效神经保护作用。该工作首次将PROTAC应用于SAH治疗，为神经免疫调节提供了新策略。研究结论部分翻译如下：
总之，本研究确定了STING通路的异常激活是蛛网膜下腔出血（SAH）后早期脑损伤的核心分子驱动因素。研究人员证明，STING在SAH急性期小胶质细胞中显著上调，并通过功能相关的MAPK信号促进炎症小体组装和GSDME介导的焦亡，从而加剧神经炎症和神经元损伤。遗传或药理学抑制STING可有效中断这一MAPK依赖性炎症级联反应、减轻神经元丢失并改善神经功能预后，确立了STING–MAPK–焦亡轴作为SAH病理生理学的关键机制通路。基于这一机制见解，研究人员开发了一种中性粒细胞膜伪装的PROTAC纳米平台MG1@NM-Px，能够选择性靶向小胶质细胞并催化降解胞内STING。与传统抑制剂相比，MG1@NM-Px实现了持续STING耗竭，更有效地抑制下游焦亡信号，在分子、组织学和功能水平上产生强效神经保护作用。值得注意的是，本研究首次将PROTAC介导的靶向蛋白降解应用于SAH治疗，证明降解先天免疫信号蛋白可用于调节出血性脑损伤中的神经炎症。总之，这些发现揭示了SAH中先前未被认识的STING–MAPK驱动的小胶质细胞焦亡轴，并确立了靶向STING降解作为一种有前景的治疗策略。该工作不仅推进了对出血性卒中后神经免疫调节的机制理解，还凸显了基于PROTAC的纳米医学在中枢神经系统炎症性疾病精准干预中的广泛转化潜力。