嗜酸乳杆菌胞外囊泡包被 UiO-66-NH2@siRNA 纳米颗粒：溃疡性结肠炎靶向基因治疗与肠道菌群调控的新突破

为解决溃疡性结肠炎（UC）治疗难题，郑州大学研究人员开展 “Lactobacillus acidophilus extracellular vesiclescoated UiO-66-NH2@siRNA nanoparticles for ulcerative colitis targeted gene therapy and gut microbiota modulation” 研究。结果显示该纳米递送系统能有效治疗 UC，为炎症性肠病治疗提供新方向。

　　在肠道健康的神秘领域中，溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis，UC）如同一个顽固的 “敌人”，给患者带来诸多痛苦。UC 是一种慢性炎症性肠病，其发病机制复杂，涉及遗传和环境因素。目前，传统的治疗药物，如 5 - 氨基水杨酸、皮质类固醇和抑制剂等，虽能在一定程度上缓解症状，但长期使用会带来令人头疼的副作用。而且，肠道微生物群的失衡和代谢异常与 UC 的发病紧密相关，患者肠道微生物群的多样性降低，有害菌增多，有益菌减少，这进一步破坏了肠道黏膜屏障功能，使得病情愈发严重。因此，寻找一种更有效、更安全的治疗方法迫在眉睫。

郑州大学的研究人员勇挑重担，开展了一项极具创新性的研究。他们设计了一种全新的综合治疗策略，利用嗜酸乳杆菌胞外囊泡（Lactobacillus acidophilus extracellular vesicles，EVs）包裹与 TNF-α siRNA 结合的 UiO-66-NH₂纳米颗粒（EVs@UiO-66-NH₂@siRNA）来治疗 UC。该研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上，为 UC 的治疗带来了新的曙光。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过化学合成法制备了 UiO-66-NH₂纳米颗粒，并采用特定的实验手段对其进行表征 。然后，从嗜酸乳杆菌中提取并纯化出 EVs，再将 UiO-66-NH₂@siRNA 纳米颗粒与 EVs 进行包裹，构建出 EVs@UiO-66-NH₂@siRNA 纳米递送系统。在细胞实验方面，使用 RAW264.7 和 HT-29 细胞进行细胞内化、细胞活力和炎症因子检测等实验。在动物实验中，利用 C57BL/6 小鼠构建 UC 模型，通过口服给药的方式对小鼠进行治疗，并采用多种检测方法评估治疗效果，包括对小鼠体重、疾病活动指数（DAI）、结肠长度、脾脏重量等指标的测量，以及对结肠组织进行 H&E 染色、TUNEL 染色、ELISA 检测、RT-qPCR 检测、MPO 分析等，还对小鼠粪便样本进行 16S rRNA 基因测序和非靶向代谢组学测序分析，以此探究该纳米递送系统对肠道菌群和代谢物的影响。

研究结果如下：

• 纳米颗粒的表征：通过透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射仪（XRD）、比表面积分析仪（BET）等多种手段对纳米颗粒进行表征，结果显示成功制备出了具有特定结构和性能的 EVs@UiO-66-NH₂@siRNA 纳米颗粒。该纳米颗粒呈均匀的核壳结构，UiO-66-NH₂具有高孔隙率、大比表面积和酸敏感性，能够有效负载 TNF-α siRNA，且在酸性环境下可释放 siRNA。
• 细胞内化实验：将包裹了 FAM 荧光标记的 siRNA 的纳米颗粒与 RAW264.7 和 HT-29 细胞共孵育，利用激光共聚焦显微镜和流式细胞术观察发现，EVs 包裹的 UiO-66-NH₂纳米颗粒（EVs@UiO-66-NH₂@FAM-siRNA）相比未包裹的 UiO-66-NH₂纳米颗粒（UiO-66-NH₂@FAM-siRNA），能更有效地被细胞摄取，且在细胞内的分布和释放具有时间依赖性。
• 体外抗炎效果：MTT 实验表明，该纳米递送系统对 RAW264.7 和 HT-29 细胞的活力无明显影响，具有良好的安全性。ELISA 实验显示，该系统能够显著降低细胞培养上清中 TNF-α、IL-6 和 IL-1β 等炎症因子的浓度，同时提高 IL-10 等抗炎因子的水平，发挥明显的抗炎作用。
• 体内分布实验：利用 Cy5.5 标记的 siRNA 进行体内荧光成像分析，结果显示 EVs@UiO-66-NH₂@Cy5.5-siRNA 纳米颗粒在胃肠道中具有较强的结肠靶向性和积累能力，能够有效将 siRNA 输送到结肠组织，且在其他主要器官中的分布较少。
• 体内抗炎效果：在 DSS 诱导的 UC 小鼠模型中，EVs@UiO-66-NH₂@siRNA 治疗组的小鼠体重增加，DAI 评分降低，结肠长度缩短较少，脾脏重量减轻，结肠组织中 MPO 活性降低，TNF-α、IL-6 和 IL-1β 等炎症因子的 mRNA 和蛋白表达水平下降，IL-10 的表达水平升高，H&E 染色显示肠道上皮和隐窝结构得到修复，表明该系统在体内具有显著的抗炎和治疗效果。
• 对肠道菌群和代谢物的调节作用：16S rRNA 基因测序分析发现，EVs@UiO-66-NH₂@siRNA 能够调节 UC 小鼠肠道菌群的组成和多样性，增加有益菌如双歧杆菌（Bifidobacterium）和粪杆菌属（Faecalibaculum）的丰度，减少有害菌如克雷伯菌（Klebsiella）和肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的数量，使肠道菌群结构趋于健康状态。非靶向代谢组学分析表明，该系统能够调节代谢物的组成，增加具有抗炎作用的组胺（Histamine）和亚精胺（Spermidine）的含量，降低促进炎症的皮质醇（Cortisol）和皮质酮（Corticosterone）的水平，从而调节肠道免疫，促进肠道屏障修复。
• 生物相容性：对健康小鼠进行高剂量的 EVs@UiO-66-NH₂@FAM-siRNA 口服给药实验，H&E 染色和 TUNEL 染色结果显示，纳米颗粒处理组小鼠的重要器官结构和细胞凋亡水平与健康对照组无明显差异，血清中 AST 和 ALT 水平也无显著变化，表明该纳米递送系统具有良好的生物相容性。

研究结论和讨论部分表明，嗜酸乳杆菌胞外囊泡包被的 UiO-66-NH₂纳米颗粒递送系统能够有效递送 TNF-α siRNA，通过调节肠道微生态、免疫调节和 TNF-α siRNA 沉默等多种途径，对 UC 发挥综合治疗作用。该系统不仅为 UC 的治疗提供了一种更精确、更安全的策略，避免了传统治疗方法的脱靶副作用，而且在其他胃肠道疾病如克罗恩病的治疗中也具有潜在的应用价值。此外，该研究成果还有助于推动基于益生菌胞外囊泡的纳米递送系统在生物医学领域的发展，为开发个性化治疗方案提供新的思路和方法，具有重要的理论意义和临床应用前景。