全球老龄化极大提高了口腔疾病患病风险,其中牙周炎是老年人群牙齿脱落的主要原因。牙周局部炎症迁延不愈使得牙周炎牙槽骨的再生面临巨大挑战。调节性T细胞(Treg)凭借强大抗炎能力在组织再生免疫治疗中崭露头角。然而,Treg细胞表型及功能对微环境十分敏感,炎症等病理性微环境会大大削弱其治疗效果。当前稳定Treg细胞表型主要通过基因修饰、同期注射细胞因子(如IL
-2)或免疫抑制剂等方式,但是这些方法存在操作复杂、脱靶、组织特异性较差等问题。
针对以上问题,本研究开发了一种新型调节性T细胞(Treg)的纳米生物复合体(Treg
nex
),该纳米生物复合体通过由铁离子Fe
III
-单宁酸(Tannic acid, TA)构建的金属-多酚(MPN)网络功能化修饰免疫抑制剂雷帕霉素(RAPA@Fe
III
‐TA),进而对Treg细胞进行表面功能化修饰(Tregnex),用于炎性微环境牙槽骨缺损的治疗。论文创新点在于Fe
III
‐TA 通过与细胞膜非共价键结合,将雷帕霉素负载于Treg细胞表面并持续原位释放,达到维持炎症环境中Treg细胞的抗炎表型及功能的作用,提高Treg细胞的治疗效果。具有稳定表型的Treg细胞分泌抗炎细胞因子,并协同原位释放的
雷帕霉素调节巨噬细胞表型、促进骨髓间充质干细胞成骨分化,最终调节牙周免疫微环境、促进牙周炎牙槽骨修复(图1)。论文的通讯作者为四川大学郭俊凌教授、赵志河教授和方婕副教授,第一作者为四川大学华西口腔医学院张博助理研究员。
图1 基于Treg细胞的纳米生物复合体(Treg
nex
)构建示意图
作者利用Fe
III
‐TA修饰雷帕霉素(RAPA)纳米颗粒形成RAPA@Fe
III
‐TA纳米复合物,随后利用TA与细胞膜非共价键结合构建基于Treg细胞的纳米生物复合体(Treg
nex
)。团队探究了RAPA@Fe
III
‐TA纳米复合物的粒径、表面形貌、元素分析以及纳米复合物粘附于Treg形成Treg
nex
的形貌、粘附效率、药物释放等(图2),结果证明Fe
III
‐TA可功能化包裹RAPA纳
米颗粒并将RAPA@Fe
III
‐TA成功粘附于Treg细胞表面。
图2 RAPA@Fe
III
‐TA及Tre
g
nex
表征、修饰效率及药物释放
炎性环境下Treg细胞极难维持其表型及抗炎功能。作者在体外通过与炎性刺激后的巨噬细胞共培养,发现与直接于培养基中加入RAPA相比,Treg
nex
中RAPA原位释放能够更好维持Treg细胞表型(CD25
+
Fox
p3
+
),并促进炎性微环境下Treg细胞分泌抗炎细胞因子(图3)。
图3 Treg
nex
稳定Treg功能及表型,增强其抗炎
、组织修复效能
慢行牙周炎导致局部免疫微环境失衡、成骨活动减弱。作者探究了纳米生物复合体Treg
nex
对巨噬细胞极化及骨髓间充质干细胞成骨能力的作用,发现Treg
nex
较裸
露Treg细胞具有能够进一步促进巨噬细胞抗炎极化及骨髓间充质干细胞成骨。牙周组织免疫微环境与牙槽骨修复密切相关。牙周炎模型建立后,通过牙周局部注射进行不同处理,Micro-CT显示注射Treg
nex
组牙槽骨高度增加、骨量提高。
流式细胞学显示Treg
nex
能够更好维持Treg免疫抑制表型,同时组织学染色显示注射Treg
nex
可抑制牙槽骨破骨活动,促进成骨,并促进巨噬细胞修复型M2极化,最终实现炎性环境下牙槽骨修复(图3)。