综述:框架核酸四面体(tFNA)在骨科领域的潜在应用
一篇综述总结了框架核酸四面体(tFNA)在骨与软骨再生、血管生成、免疫调节、抗微生物治疗和骨肿瘤治疗等骨科方向的应用进展。文中指出,tFNA 可通过间接激活 Wnt/β-catenin 和 PI3K/AKT 通路促进多种间充质干细胞的成骨与成软骨分化,与抗生素、抗菌肽、水凝胶及植入物表面结合后,在对抗骨科感染和生物膜方面显示出潜力。
一篇综述总结了框架核酸四面体(tFNA)在骨与软骨再生、血管生成、免疫调节、抗微生物治疗和骨肿瘤治疗等骨科方向的应用进展。文中指出,tFNA 可通过间接激活 Wnt/β-catenin 和 PI3K/AKT 通路促进多种间充质干细胞的成骨与成软骨分化,与抗生素、抗菌肽、水凝胶及植入物表面结合后,在对抗骨科感染和生物膜方面显示出潜力。
研究团队设计了一种以 DNA 折纸技术构建的四面体 DNA(TDN)纳米粒为核、装载 thonzonium bromide(THO)与 P-gp siRNA、外层包覆程序化设计杂合膜(AREP)的核壳仿生纳米粒 THO/AMT-si NP,用于三阴性乳腺癌免疫治疗。
推荐理由:该研究以 DNA 折纸四面体为核心构建仿生纳米粒,为三阴性乳腺癌免疫联合递送提供临床前设计思路。
研究团队构建了由 EGFR 靶向 GE11 基序与 599 融合结构域组成的串联肽 GE11-599,与 siRNA 静电复合形成纳米粒,并在 U118MG 和 U87MG 两种胶质母细胞瘤细胞系中评估其递送效果。
研究团队开发单颗粒荧光显微成像方法,在每种条件下成像约 50 万个脂质纳米粒,发现 siRNA 存在高阶与低阶两种堆积模式,并获冷冻电镜佐证。细胞成像显示低阶颗粒虽包封 RNA 更少,但报告基因沉默效率更高;在内体膜模拟物上,低阶配方在酸性条件下融合更高效、每次融合释放的货物更多。研究据此调整脂质组成与 N/P 比以降低 siRNA 堆积紧密度,并验证沉默效力提升,结果限于细胞与仿膜体系。
推荐理由:该研究把 LNP 内 siRNA 堆积有序度与递送效率关联,为脂质纳米粒配方和 N/P 比设计提供可量化的调控维度。
研究团队将天然黄酮橙皮苷载入框架核酸四面体(tFNA),再以软骨细胞膜包覆,构建仿生纳米平台 CM@THC,用于骨关节炎的关节腔递送。在 IL-1β 刺激的软骨细胞中,CM@THC 恢复了氧化还原稳态与 PINK1/Parkin 相关线粒体自噬,减轻细胞衰老和细胞外基质失衡,并限制成纤维样滑膜细胞的促纤维化激活。材料称该设计改善了纳米复合物的稳定性、细胞摄取和关节腔内滞留,目前证据限于细胞层面。
推荐理由:该研究在细胞层面展示 tFNA 载药与软骨细胞膜仿生修饰的组合设计,为骨关节炎关节腔递送提供可参考的材料改造思路。
一篇叙述性综述评估 microRNAs(miRNAs)作为抗多重耐药 ESKAPE 病原体新型抗菌剂的潜力,其抗菌作用涉及免疫调节、宿主抗菌通路调控和直接跨物种沉默细菌 mRNA 并破坏生物膜三种机制。
研究团队构建了以胆固醇锚定九聚精氨酸(R9-Chol)修饰的 DOPE/TAP 阳离子脂质体,用于递送靶向 EGFR 的 siRNA,并在 MDA-MB-231 三阴性乳腺癌细胞中观察到靶基因转录和蛋白水平明显降低。
研究团队在未经同行评议的预印本中报告,LNP 包裹 CpG(LNP-CpG)与 VZV-gE 抗原简单混合后两剂肌注,在小鼠中体液与细胞免疫应答优于 1/10 人用剂量的 Shingrix,在恒河猴中诱导与全人用剂量 Shingrix 相当的免疫特征。研究还报告该佐剂在 RSV、HSV 亚单位、减毒和灭活疫苗及 VZV+RSV 联合配方中显示适用性,结果限于动物阶段。
推荐理由:该预印本在 mice 与 rhesus macaques 中比较 LNP-CpG 与 Shingrix 的免疫应答,可用于判断佐剂平台的转化证据边界。
研究团队将人参皂苷 Rg1 负载于 CREKA 心肌靶向肽修饰的四面体 DNA 纳米结构(Rg1@pTDN),在小鼠心肌缺血再灌注模型中观察到心脏蓄积增加、心功能与组织学改善。
推荐理由:该研究在动物与细胞层面验证了靶向肽修饰的四面体 DNA 纳米结构递送 Rg1 的心肌保护作用,可供判断核酸纳米载体提升天然化合物成药性的转化路径。
研究团队在 HeLa 细胞中评估细胞穿透肽 PF14 与脂质纳米颗粒(LNP)两类核酸递送系统,用荧光素酶报告系统检测递送与摄取表现。PF14 递送剪接转换寡核苷酸 ON-705 的剪接校正活性随剂量和摩尔比升高,在 1:10 比例达到平台;Opti-MEM 优于标准培养基和糖基缓冲液,PVA18、PVA40、PVP40 提升活性而低分子量 PVP 降低活性。
推荐理由:该研究在 HeLa 细胞中比较 PF14 肽与 LNP 的核酸递送条件,为制剂参数优化提供细胞阶段参考。
研究团队以模板限定的graft-through聚合结合graft-from聚合,构建出骨架单分散、侧链致密且高分子量的全DNA瓶刷聚合物。单分子原子力显微镜显示,致密高分子量侧链使骨架更刚硬,符合瓶刷聚合物特征。作者提出该材料平台可用于分子机器、可调光子学与核酸递送,目前为材料与单分子表征阶段。
研究团队构建 Cap-tFNA-siMMP13(Cats)递送系统,将软骨亲和肽修饰的框架核酸四面体(tFNA)用于递送 siMMP13,并在大鼠骨关节炎模型中经关节腔注射观察到软骨与软骨下骨形态完整性得到保留。体外部分报告了软骨细胞靶向、细胞摄取和关节内滞留时间延长的结果,并下调 MMP13、减轻炎症与氧化应激、抑制软骨细胞凋亡。结论目前限于细胞和动物阶段,材料未提供人体临床数据。
推荐理由:该研究将软骨亲和肽修饰的 tFNA 用于递送 siMMP13,在大鼠 OA 模型中观察到软骨与软骨下骨形态改善,为关节内递送设计提供动物阶段参考。
研究团队在未经同行评议的预印本中报告,可电离脂质(IL)与 ATP 结合脂质掺入内体模拟膜后,自发曲率向更负方向移动、膜表观面积压缩模量下降。用巨单层囊泡(GUV)在接近内体的 pH 下进行微吸管抽吸和 SAXS 测量,还观察到膜波动幅度增强、弯曲刚度降低和膜张力异质性增加。
研究团队以葡萄柚细胞外囊泡提取脂质构建脂质纳米颗粒,并用PIGF-2来源ECM结合肽修饰,负载靶向MMP13的siRNA(粒径196 nm,zeta电位-9.96±0.49 mV),在软骨细胞和大鼠骨关节炎模型中评估疗效与安全性。细胞实验显示该修饰增强了软骨细胞靶向摄取和MMP13基因沉默,大鼠模型中该系统减轻软骨ECM降解并缓解OA进展,毒性较低。结果目前限于细胞与大鼠模型,材料未提供人体数据。
推荐理由:该研究在细胞与大鼠模型中验证葡萄柚来源LNP经PIGF2肽修饰后靶向软骨细胞递送MMP13 siRNA,为关节内核酸递送提供材料设计参考。
研究团队构建GelMA水凝胶微针贴片,共递送甲氨蝶呤(MTX)与DNA四面体(tFNA)负载的TNF-α siRNA,并在咪喹莫特(IMQ)诱导的银屑病小鼠模型中观察到PASI评分改善和表皮恢复正常化。联合治疗优于MTX或TNF-α siRNA单药,且微针降低了MTX用量,血清生化指标保持稳定。结果目前限于动物阶段,材料未提供人体临床数据。
推荐理由:该研究在IMQ诱导银屑病小鼠模型中验证GelMA微针共递送MTX与tFNA负载TNF-α siRNA,为经皮联合递送提供动物阶段证据。
研究团队开发壳聚糖-聚乙二醇(CP)聚合物纳米粒平台,将紫杉醇经共价偶联后与靶向 KRAS G12D 的 siRNA 静电复合,在 KRAS G12D 突变胰腺癌细胞中观察到共载纳米粒的细胞毒性高于单药和游离药物组合,组合指数小于 1。结果限于体外细胞阶段,作者指出未在 PANC-1 细胞中评估 KRAS 敲低及非靶向 siRNA 对照,因此增强的细胞毒性不能特归因于 KRAS 沉默。
研究团队构建了以 DNA 四面体(TDNs)为纳米支架的 TDNs-HC/Cas13a DNA 电路,在活细胞内实现对 miRNA-155 和 miRNA-21 的检测与成像,检出限分别为 32 pM 和 5 pM。
一项临床试验将评估不同剂量水平的 Brenipatide(LY3537031)在中重度慢性阻塞性肺疾病(COPD)成人患者中相比安慰剂是否安全并发挥预期作用。研究预计持续约一年。
研究团队开发肝内表达基因线路,经静脉注射后在肝细胞生成包裹KRAS特异性siRNA、表面展示TCP-1肽的小细胞外囊泡(sEV),用于靶向KRAS突变。在KRAS G12D、G12V、G13D驱动的结直肠癌原位模型中,该平台抑制肿瘤生长,部分模型实现完全消退;共表达两条siRNA的串联线路效果优于单siRNA线路和MRTX1133。
推荐理由:该研究在KRAS突变结直肠癌原位模型中验证肝内自组装sEV递送siRNA,为小核酸药物的体内递送路线提供动物阶段参照。
脂质纳米颗粒(LNP)虽是核酸治疗的主要递送平台,但领域进展几乎完全以理化与计算替代指标衡量,而非决定疗效的功能属性。该综述梳理微流控制造、冻干、微针透皮递送、机器学习配方设计、内体逃逸生物学与蛋白冠介导的器官靶向六个相互关联方向,指出它们共同存在测量终点与生物结局之间的缺口。
研究团队以框架核酸四面体(tFNA)为模块、经miR-129-5p“桥”连接构建蜂巢状核酸框架TR,并负载CeO₂纳米酶后包封于刺激响应性双网络水凝胶形成HTRC平台。机制上,CeO₂纳米酶用于恢复氧化还原稳态,miR-129-5p通过抑制MAPK和NF-κB通路促使细胞转向合成代谢表型。原文称该平台重建促再生微环境并缓解椎间盘源性疼痛,材料未提供人体临床数据。
推荐理由:该研究以tFNA为模块构建蜂巢状核酸框架并负载CeO₂纳米酶,为椎间盘退变的递送与微环境调控提供临床前设计思路。
研究团队在人气道上皮细胞(BEC)和气道平滑肌细胞(ASM)中评估PONI-Guan聚合物纳米颗粒递送siRNA的摄取机制与安全性,结果限于细胞阶段。
一篇Perspective文章以结构-组装-生物界面框架重新审视阳离子聚合物-脂质纳米颗粒,而非将其视为可电离脂质LNP的历史前身。文章讨论聚合物结构、电荷分布、可降解性、拓扑结构及聚合物-脂质界面组织如何决定RNA包装、纳米颗粒形成、细胞内释放与组织选择性相互作用。
研究团队设计了一种以DNA四面体为支架、结合柔性ssDNA-FRET元件的DNA生物传感器,可在接近生理条件下感知细胞内拥挤度。研究通过模拟、PEG实验和FRET表征验证了柔性软物质聚集程度与拥挤度的结构相关性,并借助渗透压诱导的拥挤度变化,对六种细胞系实现多变量统计区分。该传感器无需转染试剂即可递送,结果目前限于细胞层面。
研究团队开发了由纯瑞戈非尼微晶(约5 µm)和纳米晶(约260 nm)组成的无载体结膜下储库,在动物模型中单次给药后维持可检测药物水平达八个月。
推荐理由:该研究在动物模型中比较瑞戈非尼微晶与纳米晶的结膜下缓释差异,为眼科长效递送和晶体粒径设计提供参考。
综述指出,聚合物核酸载体的内体逃逸与货物释放由同一套静电和pH依赖相互作用耦合,构成根本性权衡:利于膜失稳的阳离子电荷同时增强对核酸的结合、抑制释放。pH响应、电荷转换及二硫键、硫缩酮、二硒键、酯酶响应等策略各有空间与时间匹配限制,常见过早释放、触发冗余和动力学错配。现有检测方法无法同时测量内体破坏与货物释放状态,蛋白冠、细胞类型依赖的内体酸化及PEG屏蔽等转化变量会改变体内平衡。
研究团队把 FDA 已批准的糖皮质激素整合进脂质纳米颗粒,构建出抗炎性能可调的类固醇 LNP,并系统筛选类固醇与胆固醇的替代比例。曲安奈德(TRI)成为先导类固醇:在 SM-102 LNP 中替代 50% 胆固醇可保持理化性质,最佳替代比例随可电离脂质变化(MC3 为 80%,SM-102 与 ALC-0315 为 50%)。
推荐理由:该研究在动物模型中显示类固醇脂质纳米颗粒可降低炎症因子并保持 mRNA 递送,为免疫静默型 LNP 设计提供可调参数。
研究团队以天然银耳多糖、氧化银耳多糖和羧甲基壳聚糖构建半互穿网络水凝胶,用于近中性pH响应经皮递送槲皮素。体外实验中该水凝胶使UVB暴露后HaCaT细胞活力恢复至90.5%、活性氧降低76.9%;动物实验中表皮厚度由202.5 μm降至54.6 μm、胶原含量升至41.4%。结果目前限于细胞与动物阶段,材料未提供人体临床证据。
推荐理由:该研究提供近中性pH响应半互穿网络水凝胶的体外与动物数据,可用于判断光损伤经皮递送的转化证据缺口。
研究团队构建了由PEG-b-聚赖氨酸-b-聚天冬氨酸组成的三嵌段聚两性电解质囊泡(TBPVs),可包载游离mRNA和预压缩mRNA多聚复合物并保持囊泡完整性。包载预压缩mRNA多聚复合物的TBPVs在体外和体内均显示蛋白表达,二硫键交联的SS-TBPVs经全身给药后可在体内检测到肝脏转基因表达。结果目前限于体外与动物阶段,材料未提供人体数据。
推荐理由:该研究展示三嵌段聚两性电解质囊泡在体内递送mRNA多聚复合物的设计思路,可供判断PIC囊泡的载货耐受与还原响应转化空间。
研究团队在 MPTP 诱导的斑马鱼幼体帕金森病模型中评估 DNA 四面体(TD)介导的左旋多巴递送,TD:左旋多巴偶联物减轻了震颤、游动异常和运动活性下降,并降低 ROS 与细胞凋亡,1:100 比例效果较突出。TH、DAT、SOX2、PARKIN 及 BCL2、caspase 等基因表达在模型与治疗后出现变化。结果限于斑马鱼幼体动物阶段,材料未提供哺乳动物或人体数据。
一项临床试验将向因 TARDBP 致病性变异导致肌萎缩侧索硬化(ALS)的受试者递送个体化反义寡核苷酸(ASO)药物。该 ASO 药物针对此类受试者设计,目前研究处于临床试验阶段。
研究团队开发磷脂模拟阳离子无规共聚物,与阴离子寡聚DNA在净电荷中性混合比下形成聚离子复合物,在体外实现寡核苷酸胞内递送。该复合物在HepG2细胞中递送反义寡核苷酸使Bcl-2 mRNA表达较未处理细胞降低57%,并显示LysoTracker共定位减少、ATP耗竭及内吞抑制条件下摄取部分保留、细胞毒性极小且质膜损伤可忽略。结果限于体外细胞阶段。
推荐理由:该体外研究提示电荷中性下的磷脂模拟两亲性聚离子复合物可绕开经典内吞途径递送寡核苷酸,为递送设计提供新思路。
研究团队用冷冻电镜在天然状态下观察可电离脂质纳米颗粒(LNP)与蛋白的相互作用,未发现类似硬质纳米颗粒的外周蛋白壳层。受控孵育、竞争性“双颗粒”实验与分子动力学模拟提示,LNP 膜发生局部增厚和电子致密重塑,符合脂蛋白整合而非表面吸附;细胞外囊泡中亦见类似特征,蛋白组学分析显示载脂蛋白为主要关联蛋白。结果基于体外观察与模拟,材料未提供体内或临床数据。
推荐理由:该研究用冷冻电镜提出 LNP 蛋白冠源于脂蛋白融合而非表面吸附,为核酸递送载体的靶向设计提供结构层面的机制线索。
研究团队合成 5 种可电离胆固醇衍生物(i-Chol)并制成 LNP,其中负载 KIF11 siRNA 的 Phe-Chol LNP 在 PC3 前列腺癌细胞中实现最强的体外基因敲低。该制剂在异种移植模型中呈剂量依赖性抑瘤活性,原文称未观察到全身毒性;结果限于细胞与动物阶段,未提供人体数据。
推荐理由:该研究将胆固醇与可电离脂质整合为单一分子,为简化 LNP 配方并探索肝外实体瘤 siRNA 递送提供动物阶段数据。
研究团队开发了整合高通量组成筛选与β细胞特异性配体偶联的双靶向脂质纳米颗粒(LNP)策略,用于向胰腺β细胞递送RNA。组成优化后的LNP在体外使β细胞转染效率提高逾148倍,在小鼠体内胰腺选择性较Moderna LNP配方提高逾8倍;偶联ZnT8特异性单抗mAb43后,小鼠模型胰腺转基因表达再增逾2倍,β细胞转染率超过70%。
推荐理由:该研究把高通量组成筛选与β细胞靶向配体偶联结合,为肝外递送和细胞选择性提供可参考的工程路径。
Rutherford 与 Wilds 发表综述,系统梳理四面体 DNA 纳米结构(TDN)的偶联化学进展,按三个转化层级组织内容。综述先讨论核苷酸骨架三组分的修饰如何赋予核酸酶抗性与结构稳定性,再汇总共价连接与非共价负载(嵌入、金属配位、沟槽结合)策略,最后介绍 TDN 与传统纳米技术或智能聚合物基质结合的杂化架构。作者提出该平台后续需整合 AI 计算模型并跨越关键生理屏障。
研究团队以绿色来源有机酸和生物碱为前体,通过质子交换反应制备生物基离子液体,并利用自组装短肽RRIIIIRR构建超分子组装体系,使该短肽的经皮吸收效率提高3倍。细胞层面实验显示该体系维持短肽活性并出现协同放大效应;上述结果目前限于细胞层面,材料未提供动物或人体经皮数据。
推荐理由:该研究以细胞层面数据报告超分子组装体系将自组装短肽经皮吸收效率提高3倍,为肽类经皮递送设计提供可参考的制剂思路。
研究团队构建了6HB、3PS和四面体(TDN)三种DNA纳米组装体及其胆固醇、PEG20k修饰版本,在血清稳定性、细胞摄取、炎症反应和体内表现上做多维定量比较。
推荐理由:该研究量化了核酸纳米组装体结构与表面化学对血清稳定性、细胞摄取和炎症反应的影响,为递送系统设计提供可比较参数。
已获批的 siRNA 药物目前均局限于肝脏靶向,临床使用的 LNP 和 GalNAc 偶联两大平台均针对肝脏蓄积优化,限制了向其他组织拓展。肽可通过作为纳米颗粒表面配体实现特定细胞靶向、促进细胞摄取和内体逃逸,也可与 siRNA 复合或共价偶联作为独立递送系统。肽基 siRNA 递送系统已从天然序列、理性设计发展到噬菌体展示筛选,机器学习方法有望加速新肽发现。
ATR 1072 是一种在研药物,正在成人 PRKAG2 综合征受试者中开展研究。该研究将评估 ATR 1072 的安全性、药物在体内的代谢过程,以及其对 PRKAG2 活性和心脏病相关指标的影响。