《Advanced Science》：Beyond Biomimetics: Pathology-Informed Engineering Rescues Reconstituted HDL From Inflammatory Dysfunction for Sepsis Immunotherapy
编辑推荐：
仿生疗法在治疗难治性疾病方面前景广阔，但其转化常因功能障碍（dysfunction）而受阻，即在暴露于病理微环境时失去预期的生物学功能。这一挑战在重构高密度脂蛋白（reconstituted HDL, rHDL）中得到了很好的体现，rHDL是一种临床阶段的高密
仿生疗法在治疗难治性疾病方面前景广阔，但其转化常因功能障碍（dysfunction）而受阻，即在暴露于病理微环境时失去预期的生物学功能。这一挑战在重构高密度脂蛋白（reconstituted HDL, rHDL）中得到了很好的体现，rHDL是一种临床阶段的高密度脂蛋白（HDL）模拟物和具有代表性的仿生药物递送平台。在此，研究人员以病理学指导的识别-设计-评价-验证工作流程为指引，识别了病理相关条件下HDL基系统与脓毒症相关的代表性功能障碍风险因素，并设计了一种炎症应激适应性工程防护（adaptive engineered guard for inflammatory stress, AEGIS）策略来挽救rHDL功能。AEGIS将三苯基膦修饰的纳米氧化铈-雷公藤红素配位复合物（TCe–C）整合到rHDL中，形成TCe-C@rHDL，实现载体保护、将疾病驱动的损伤与功能障碍解耦，并保留HDL内在的定向运输以用于分层细胞质和线粒体递送。在多个评价模型中，包括炎症生化挑战、剪切流下患者血清以及炎症动物环境，TCe-C@rHDL均比临床阶段的CER-001模拟物更好地保持了仿生功能。这一性能还通过体内治疗功效得到进一步验证，在脂多糖（LPS）诱导的全身炎症中恢复90%的存活率，而CER-001模拟物为40%；在盲肠结扎穿刺（CLP）模型中与抗生素联合使用时将存活率提高至80%，而单用抗生素为40%。总之，这项工作为下一代在病理应激下仍能保持功能的仿生系统建立了范式。
论文解读：仿生疗法在治疗难治性疾病方面展现出巨大潜力，但其临床转化常因功能障碍而受阻——即仿生载体进入病理微环境后失去预期的生物学功能。以重构高密度脂蛋白（rHDL）为例，其作为临床阶段的高密度脂蛋白（HDL）模拟物，在炎症条件下易发生脂质和蛋白氧化损伤、脂多糖（LPS）捕获能力下降以及血清淀粉样蛋白A（SAA）介导的载脂蛋白A-I（apoA-I）置换，导致免疫调节和靶向递送功能受损。然而，现有评价多依赖简化缓冲液或健康血清，难以真实反映病理环境中的性能。因此，亟需发展基于病理学信息的工程设计策略，前瞻性地识别并挽救仿生系统的功能障碍。在这项发表于《Advanced Science》的研究中，研究人员提出“抗功能障碍”设计概念，采用病理学指导的识别-设计-评价-验证工作流程，开发了炎症应激适应性工程防护（AEGIS）策略。该策略将三苯基膦修饰的纳米氧化铈-雷公藤红素配位复合物（TCe–C）整合入rHDL，形成TCe-C@rHDL。该平台在多种炎症模型和患者血清剪切流条件下均优于CER-001模拟物，并在LPS诱导的全身炎症和盲肠结扎穿刺（CLP）脓毒症模型中显著提高生存率，为下一代病理应激下保持功能的仿生系统建立了范式。
主要关键技术方法包括：通过动态光散射、透射电镜、X射线光电子能谱和傅里叶变换红外光谱等表征纳米酶及配位复合物；采用超氧化物歧化酶（SOD）/过氧化氢酶（CAT）样活性测定、脂质/蛋白氧化产物检测、LPS结合实验、荧光共振能量转移（FRET）分析、内毒素血症患者血清剪切流实验评价抗功能障碍性能；通过药代动力学和组织分布研究考察体内行为；运用激光共聚焦显微镜、流式细胞术、鲎阿米巴样细胞裂解物（LAL）试验及转录组分析揭示细胞内递送和免疫调节机制；并在LPS诱导全身炎症模型和CLP模型中评价疗效。样本队列来自南京鼓楼医院两名内毒素血症患者血清（伦理批件号2025-0577-03）。
研究结果部分，按原文小标题概括如下：
3.1 病理学信息分析识别代表性功能障碍关键环节。通过对比天然HDL（nHDL）、常规rHDL和临床模拟物（CER-001、CSL-112）在模拟炎症条件下的表现，确定氧化损伤、LPS处理受损和SAA介导的apoA-I置换为HDL基系统在炎症应激下的代表性功能障碍风险因素。
3.2 纳米酶装甲对抗rHDL功能障碍。制备三苯基膦修饰的纳米氧化铈（TCeNZ），将其引入rHDL后，TCe@rHDL的SOD/CAT样活性显著增强，脂质和蛋白氧化明显减少，LPS结合能力提高，且对SAA介导的apoA-I置换表现出更强抵抗力。
3.3 ATP响应性TCe–C配位支持细胞内货物分离和分层递送。通过紫外-可见光谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱证实TCe–C以1:1配位形成，且ATP可竞争性解离该复合物，为胞内触发释放提供基础。
3.4 TCe–C整合入rHDL形成稳定抗功能障碍纳米平台。通过薄膜分散/自组装制备TCe-C@rHDL，其粒径接近天然HDL，在血浆模拟条件下比游离TCe–C纳米粒更稳定，且能延迟ATP触发的解离，避免循环中过早释放。
3.5 AEGIS在病理应激递增条件下保留rHDL功能。在炎症生化挑战、患者血清剪切流和体内炎症药代动力学环境下，TCe-C@rHDL均优于CER-001模拟物；LPS预处理后CER-001半衰期下降47.9%，而TCe-C@rHDL仅下降23.3%，表明其能抵抗炎症驱动的快速清除。
3.6 TCe-C@rHDL在不影响生物安全性前提下提供功能优势。溶血实验、细胞活力、器官系数、血清生化指标、血常规和组织病理学检查均显示其具有良好的体内外安全性。
3.7 TCe-C@rHDL保留HDL固有路由实现分层递送和捕获LPS的溶酶体处理。通过共聚焦显微镜和流式细胞术证明，其经SR-B1相关膜融合进入细胞，TCeNZ靶向线粒体，Cel分布于细胞质；同时增强LPS摄取并经溶酶体降解，优于CER-001模拟物。
3.8 分层递送放大TCe-C@rHDL的多模式免疫调节作用。在H
2O
2或LPS刺激的RAW264.7细胞中，TCe-C@rHDL显著降低活性氧（ROS）、线粒体膜电位去极化和凋亡，促进巨噬细胞M2极化，降低TNF-α、LPS和HMGB1水平，升高IL-10水平。
3.9 TCe-C@rHDL将抗功能障碍设计转化为体内系统性免疫保护。在LPS诱导的全身炎症模型中，TCe-C@rHDL使生存率达90%（CER-001模拟物仅40%），恢复肝脏SOD活性和MDA水平，抑制caspase-3表达，改善多器官损伤。
3.10 TCe-C@rHDL减弱NF-κB为中心的炎症和焦亡相关信号。转录组分析显示360个差异表达基因，富集于NF-κB、凋亡等通路；肝组织免疫荧光表明其同时抑制经典和非经典焦亡途径蛋白（NF-κB、NLRP3、caspase-1、caspase-11、GSDMD-NT），并降低血清IL-1β和IL-18水平。
3.11 抗感染治疗联合TCe-C@rHDL免疫调节改善CLP模型结局。在CLP脓毒症模型中，环丙沙星（CIP）单药组生存率40%，TCe-C@rHDL单药组50%，联合治疗组达80%，且联合组更好地恢复体重和临床评分。
3.12 联合抗感染和免疫调节促进CLP模型免疫恢复。联合组显著降低腹膜腔和血液细菌载量、细胞ROS和凋亡比例，优化巨噬细胞极化平衡，并使血清和腹腔液中炎症介质水平接近健康对照。
讨论与结论：该研究证明，通过病理学信息指导的设计可以前瞻性解决仿生功能障碍。AEGIS策略将载体保护、微环境干预和保留HDL固有递送路径相结合，把抗功能障碍性能转化为有效的免疫治疗。同时研究也指出局限性，包括患者队列规模小、未使用临床级CER-001/CSL-112原药、联合抗生素方案需进一步临-床代表性验证。结论翻译如下：总而言之，这项研究表明，仿生功能障碍可以通过病理学信息设计进行前瞻性解决。以rHDL为模型，研究人员识别了与脓毒症相关的代表性功能障碍风险因素，并开发了AEGIS策略，该策略整合了纳米酶装甲、微环境干预和保留HDL固有递送路径。与先前主要缓解氧化诱导功能障碍的抗氧化HDL策略相比，AEGIS将保护扩展到多种脓毒症相关损伤，同时打断LPS/HMGB1驱动的炎症放大环路，并实现分层细胞质和线粒体递送。这一整合的抗功能障碍设计将保留的仿生功能转化为强效免疫治疗效应，包括减轻氧化应激和细胞死亡、重编程巨噬细胞极化、在LPS诱导的全身炎症中实现90%生存率（CER-001模拟物为40%），以及在CLP模型中与抗生素联用时实现80%生存率（单用抗生素为40%）。尽管存在局限性，本研究的更广泛意义不仅在于推进AEGIS作为rHDL疗法的抗功能障碍策略，还在于为仿生系统建立了一种病理学信息指导的识别-设计-评价-验证工作流程
