可注射的多功能纳米清除剂：消除心脏线粒体DNA，减轻炎症，治疗心肌炎

BioMed科技 · 公众号 · · 2025-01-18 19:29

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研究背景与挑战

心肌炎是导致突发性心脏病和心脏移植的主要原因，目前的治疗面临重大挑战。心肌炎患者的心肌细胞中线粒体DNA（mtDNA）浓度在炎症期间会增加，这与心肌炎的发病机制密切相关。清除mtDNA被认为是一种有前景的治疗策略，但目前缺乏有效的方法。研究团队通过临床样本研究发现，心肌炎患者心肌细胞中的mtDNA水平与炎症反应和临床症状之间存在显著相关性。

研究成果与创新

北京阜外医院心血管疾病国家重点实验室 的 宋江平主任 团队开发了一种可注射的多功能纳米清除剂（Nanosweeper, NS），能够消除心脏线粒体DNA（mtDNA），从而减轻炎症并治疗心肌炎。NS由四个部分组成：心肌细胞靶向单元（CTP）、可变形自组装单元（FFVDF）、mtDNA荧光探针单元（SG）和STING途径抑制剂C-176。NS能够靶向并结合mtDNA，同时释放C-176，将NS-mtDNA复合物运输到溶酶体进行降解，从而实现mtDNA的清除和炎症的减轻。

实验结果与验证

在小鼠心肌炎模型中，NS作为药物递送载体，将STING途径抑制剂C-176靶向递送至心肌，协同调节cGAS-STING轴，有效减轻心肌炎相关的炎症级联反应。在猪模型中，NS的生物安全性得到了进一步验证，显示出优越的心脏靶向能力。具体实验结果如下：

mtDNA与心肌炎的关联：通过对心肌炎患者和对照组的转录组库进行比较分析，发现心肌炎患者中与细胞质DNA感应途径相关的基因显著激活。免疫组化分析显示，急性心肌炎（AM）患者的mtDNA阳性面积显著大于慢性心肌炎（CM）患者和正常组。

NS的特性：NS在体外对mtDNA表现出高度的光响应性，能够在37°C的人类血浆中稳定存在超过2天，半衰期长达10.3小时。NS能够自组装形成稳定的纳米结构，直径从10纳米逐渐增加到20纳米，并在12小时后形成均匀的球形纳米颗粒。

细胞实验：NS能够特异性地结合心肌细胞，并在心肌细胞表面形成纳米结构涂层。通过添加多柔比星（Dox）诱导心肌细胞释放mtDNA，NS能够有效捕获并靶向mtDNA，显著减少mtDNA含量。

体内实验：在小鼠模型中，NS主要分布在心脏、肝脏和肾脏，心脏区域的荧光信号在2小时内达到高峰，并在12小时内仍可观察到明显的荧光信号。在猪模型中，NS同样显示出优越的心脏靶向能力，主要分布在心脏、肝脏和肾脏。

临床潜力与意义

这项研究不仅在小鼠模型中证实了NS的治疗效果，还在大型动物模型中验证了其安全性和心脏靶向能力，为心肌炎的临床治疗提供了新的策略。与传统药物C-176相比，NS的治疗效果更为显著，显示出其在临床应用中的巨大潜力。具体临床意义如下：

治疗效果：在EAM小鼠模型中，NS联合C-176治疗组显示出最佳的治疗效果，炎症评分显著降低，mtDNA阳性面积显著减少。

生物安全性：在小鼠和猪模型中，NS均未引起显著的病理变化或生化指标异常，表明NS具有良好的生物安全性和生物相容性。

研究团队与资助

该研究由北京阜外医院心血管疾病国家重点实验室的Yi-Jing Li、Xiumeng Hua等研究人员共同完成，得到了国家自然科学基金、深圳市科技创新委员会、国家高水平医院临床研究资金等项目的资助。

结论

研究团队开发的多功能纳米清除剂（NS）通过靶向清除心脏线粒体DNA（mtDNA）并抑制STING途径，显著减轻了心肌炎相关的炎症反应。在小鼠和猪模型中，NS均显示出优越的治疗效果和生物安全性，为心肌炎的临床治疗提供了新的策略和方法。这一创新性研究不仅为心肌炎的治疗提供了新的思路，也为纳米技术在心血管疾病治疗中的应用开辟了新的道路。

可注射的多功能纳米清除剂：消除心脏线粒体DNA，减轻炎症，治疗心肌炎

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