增强局部压力介导的非病毒基因递送：解锁组织靶向治疗新策略

研究人员为解决肽和核酸大分子药物递送难题，开展 GET 系统结合压力应用研究，证实可增强基因递送，意义重大。

　　

基因递送难题亟待攻克，压力介导策略崭露头角

在生命科学和医学领域，基因治疗一直被视为攻克多种疑难病症的 “金钥匙”。肽和核酸大分子药物凭借高特异性、低毒性等优势，为疾病治疗带来了新希望。然而，它们的临床应用却困难重重。就像核酸药物，在体内不仅要面临快速降解、短暂循环半衰期的挑战，还难以高效、安全且特异性地抵达目标组织，更别提穿透组织和细胞膜了。这一系列问题就像一道道坚固的屏障，严重阻碍了基因治疗的发展，使得这些极具潜力的药物无法充分发挥作用。

为了突破这些困境，来自英国诺丁汉大学（The University of Nottingham）的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Drug Delivery and Translational Research》杂志上，为基因递送领域带来了新的曙光。

研究方法：创新实验体系，精准探究机制

研究人员采用了一系列关键技术方法。首先，构建细胞模型，利用 NIH3t3 成纤维细胞、大鼠尾 I 型胶原构建的胶原水凝胶以及猪皮肤外植体进行实验，模拟体内组织环境。在基因递送载体方面，制备 GET 肽（如 FLR、FLH）和 GET - 质粒（p）DNA 纳米颗粒用于基因转染研究。为了实现压力介导的基因递送，他们巧妙地改装临床常用的压力系统，包括负压伤口治疗（Negative pressure wound therapy，NPWT）和正压（Positive pressure，PP）装置，并搭建特殊的细胞培养系统，在精准控制压力的同时，保证细胞的正常生理状态，以便观察压力对基因递送的影响。最后，运用荧光分析、流式细胞术、荧光显微镜等多种检测手段，对基因转染效率、纳米颗粒扩散情况以及细胞活力等进行定量和定性分析。

研究结果：压力助力基因递送，精准靶向效果显著

1. 转染受扩散限制：以胶原水凝胶为模型，研究人员发现 GET - pDNA 复合物在其中的转染效率远低于单层细胞培养。随着胶原浓度增加，转染效率显著降低，且大部分荧光标记的 pDNA 局限在凝胶浅层。即便增加 GET - pDNA 复合物剂量，也会因细胞毒性限制转染效果。而 PEG 化的 GET 纳米颗粒虽在一定程度上改善了扩散问题，但仍无法实现理想的毫米级扩散，这表明胶原凝胶的厚度严重阻碍了 GET - pDNA 复合物的扩散和转染。
2. 压力系统的优化与验证：研究人员创新地改装传统细胞培养板，构建能够施加 NP 和 PP 的细胞培养系统。该系统利用临床设备 RENASYS NPWT 和 Insufflator 500，可精准控制压力差。实验发现，在 0.4μm 孔径的商业 Transwell 中，NP 和 PP 系统虽能产生稳定压力差，但对 GET 纳米颗粒的转运效果不佳。进一步研究表明，孔径大小是影响 pDNA 转运的关键因素，大于 3μm 的孔径更有利于纳米颗粒在压力差下扩散，于是研究人员选用 3μm 孔径的尼龙网进行后续实验。
3. 压力增强基因转染效率：研究发现，利用 NP 引导液体通过胶原凝胶，能显著提高转染效率。较低压力且较慢的液体转移速度效果更佳，而且细胞在这个过程中起到关键作用，它能与 GET 肽或其相关纳米复合物相互作用并捕获它们。此外，通过中等压力差进行连续给药，可显著增强基因表达的持久性和转染细胞数量，这表明压力差适用于高体积、低剂量样本的基因递送。
4. 压力实现基因治疗靶向定位：研究人员通过实验证明，NP 应用能使 GET - pDNA 复合物精准地转染到施加压力区域的细胞中，减少对非压力区域细胞的影响。例如，在小面积 NP 应用实验中，蓝色染料和荧光标记显示，GET - pDNA 复合物主要集中在施加 NP 的区域，且该区域的转染效率明显高于非施加区域，不过整体 NP 的应用也会使非靶向区域的基因转移有所增加。
5. 负压提升皮肤基因治疗效果：在猪皮肤外植体实验中，研究人员发现 GET 系统在环境压力下可介导基因转移，但应用 NPWT 系统能显著增强转染水平和持续时间，且不影响组织活力。这一结果表明，临床应用的 NPWT 方法有望提升真实皮肤环境下的基因治疗效果。

研究结论与展望：开启基因治疗新篇章

这项研究成功地将 GET 非病毒基因递送系统与压力应用相结合，为解决基因递送难题提供了新方案。研究表明，施加 NP 可以有效介导流体流动，显著增强 GET 基因治疗系统在组织中的递送和转染效率，实现基因在组织中的精准靶向传递。这不仅为皮肤创伤愈合、皮肤病治疗提供了创新策略，还有望拓展到眼部、肠道等组织的疾病治疗中，推动再生医学和基因治疗领域的发展。未来，基于该研究成果，有望开发出更多高效、精准的基因治疗方法，为更多患者带来治愈的希望。