四川大学国家生物医学材料工程技术研究中心王云兵教授团队报道了一种利用血小板膜包裹纳米颗粒的仿生策略，可以逃逸免疫系统清除，并可以靶向动脉粥样斑块，实现CD47抗体的递送，对粥样硬化斑块进行免疫治疗。相关成果发表在Research上。
Citation: Liang Chen, Zhongyi Zhou, Cheng Hu, Manfred F. Maitz, Li Yang, Rifang Luo, Yunbing Wang, "Platelet Membrane-Coated Nanocarriers Targeting Plaques to Deliver Anti-CD47 Antibody for Atherosclerotic Therapy", Research, vol. 2022, Article ID 9845459, 12 pages, 2022. https://doi.org/10.34133/2022/9845459
研究背景
对于早期动脉粥样硬化，一般采用口服药物治疗。传统的给药系统存在两个主要缺点，第一不能逃脱免疫系统的清除，第二不能靶向给药至病灶。近年来，细胞膜包被的纳米颗粒具有较高的生物相容性和较长的半衰期，并表现出疾病特异性靶向性。膜包被的纳米药物技术已在多种研究领域展开研究，包括解毒、接种疫苗、心血管疾病和癌症。动脉粥样硬化的局部炎症易导致内皮细胞损伤，刺激血小板黏附和聚集。研究表明，血小板与斑块有较强的亲和性，可以作为动脉粥样硬化病变的宿主。因此，模仿血小板固有的粘附功能，具有靶向粥样硬化斑块的潜力。
Nicholas Leeper等在一项研究中报道了一种较为新颖的动脉粥样硬化治疗的靶点——CD47蛋白（Nature, 2016, 536, 86–90）。通过对成百上千例人类冠状动脉和颈动脉组织样本对比分析发现，相比正常血管组织，CD47蛋白在动脉粥样硬化斑块中的表达更加丰富。而动脉粥样硬化中坏死的平滑肌细胞表面高表达CD47蛋白，CD47蛋白是一种“Don’t eat me”信号，使得巨噬细胞误认为斑块内坏死的细胞是健康正常的细胞，阻碍了斑块内坏死细胞的正常胞葬过程，进而坏死细胞在斑块内累积，斑块坏死核心持续长大。
研究进展
在该研究中，作者针对动脉粥样硬化治疗靶点CD47蛋白，模仿血小板膜靶向动脉粥样硬化的功能，设计了血小板膜包被的纳米载体装载CD47抗体。通过将CD47抗体装载在介孔硅纳米载体中，通过血小板膜的后包被处理，将抗体高效递送到动脉粥样硬化斑块处，通过CD47抗体在斑块内的富集，封闭坏死核心中平滑肌细胞表面的CD47，促进巨噬细胞对坏死平滑肌细胞的胞葬作用，来实现斑块内坏死细胞的清除(图1)。
图1 血小板膜包被纳米载体递送anti-CD47抗体治疗动脉粥样硬化的示意
作者首次成功地将血小板膜成功包裹到介孔硅纳米载体表面，实现了对纳米载体的细胞膜仿生模拟（图2）。通过SDS-PAGE和Western blotting证明了包被的纳米载体表面膜蛋白的完整性，CD47蛋白表达量与血小板囊泡上的无差别，预示着包被纳米载体具有类似于血小板的免疫逃逸潜力，体外巨噬细胞共培养实验则进一步证实了血小板膜包被载体具有免疫逃逸潜力。
图2 血小板膜包被介孔硅纳米载体装载anti-CD47抗体的示意
通过小鼠体内的药代动力学研究，发现膜包被载体具有更长的血液循环半衰期，可以逃避免疫系统的识别来延长纳米载体的血液循环时间（图3）。
图3 血小板膜包被介孔硅纳米载体、抗体装载效率及释放研究
随后在ApoE−/−鼠的动脉粥样硬化模型中，血管的体外荧光成像和组织切片染色结果显示了血小板膜包被的纳米载体可以特异性靶向并富集在动脉粥样硬化斑块处，证明了血小板膜修饰的纳米颗粒确实具有和血小板相同的靶向动脉粥样硬化斑块能力（图4）。
图4 血小板膜包裹介孔硅纳米颗粒的靶向富集动脉粥样硬化斑块
体外胞葬作用测试模型的结果显示血小板膜包被的CD47抗体治疗组可促进巨噬细胞对凋亡平滑肌细胞的胞葬作用，也预示着该颗粒存在潜在的体内清除动脉粥样硬化斑块内凋亡平滑肌细胞的能力。最后，动脉粥样硬化模型ApoE−/−小鼠的体内治疗实验显示，抗体可以显著促进斑块内坏死细胞的胞葬作用，并有效减小动脉粥样硬化斑块面积（图5）。
图5 动脉粥样硬化模型鼠的体内治疗
未来展望
王云兵教授团队开发的血小板膜包被修饰的纳米载体，可以将CD47抗体靶向递送至动脉粥样硬化部位。该纳米载体可以模拟血小板逃避免疫系统的清除，特异性靶向动脉粥样硬化斑块，在坏死核心聚集并释放抗体，并进一步促进坏死细胞的胞葬作用。在小鼠中未观察到明显的副作用，证明了PMSN的安全性。这类血小板膜包被抗体的给药系统，显示出其对于早期动脉粥样硬化的治疗潜能。
作者简介
王云兵教授，国家生物医学材料工程技术研究中心主任、四川大学生物医学工程学院院长、中国生物材料学会副理事长、科技部生物材料国际交流合作基地主任、国家重点研发计划首席、中国心脑血管联盟副理事长、国家有突出贡献中青年专家，国际生物材料科学与工程学会联合会Fellow。
长期从事用于心脑血管疾病等治疗的新型生物医用材料和微创植/介入医疗器械的基础研究与产品应用开发。主持开发了一系列国内、国际首创的医疗器械产品并实现大规模临床应用。
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