平淵團隊開發可溶性微針貼片基因編輯治療炎症性皮膚病

責編 | 酶美

炎症性皮膚病是一類臨牀常見疾病，其病理特徵是NLRP3炎症小體激活所引起的多種促炎細胞因子釋放，誘導激活先天性和適應性免疫反應。由於NLRP3炎症小體的激活可增加免疫相關細胞的糖皮質激素抵抗力，因而針對炎症性皮膚病（如銀屑病及特應性皮炎）的臨牀治療，常會出現糖皮質激素的耐藥問題。鑑於NLRP3炎症小體在炎症性免疫皮膚病發病機制中的關鍵性作用，靶向NLRP3炎症小體以減輕炎症反應，是治療炎症性皮膚病的關鍵。然而，NLRP3炎症小體主要位於人體皮膚表皮層和真皮層的免疫細胞和角質形成細胞內，因此皮膚角質層成爲了靶向NLRP3炎症小體的天然遞送屏障。

近日，浙江大學藥學院平淵團隊在Science Advances期刊上發表了研究論文Microneedle-assisted genome editing: A transdermal strategy of targeting NLRP3 by CRISPR-Cas9 for synergistic therapy of inflammatory skin disorders。該研究設計了一種可溶性微針貼片，通過透皮給藥及胞內遞送的分級遞藥策略，實現CRISPR/Cas9基因編輯系統對皮下免疫細胞和角質形成細胞內NLRP3基因的高效編輯，有效提高了銀屑病和特異性皮炎的糖皮質激素療法。

該可溶性微針貼片以透明質酸和膠原三肽爲可溶性微針基質，針體中包含Cas9核糖核蛋白及地塞米松兩種納米複合物。首先，作者通過聚合物載體將基因編輯Cas9核糖核蛋白包裹製備成納米複合物，同時利用聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）包裹地塞米松包製備成納米複合物；隨後，兩種納米複合物分別裝載於以透明質酸及膠原三肽爲基質的微針針體中，即得到可溶性微針雙載貼片。微針刺入皮膚後可直接穿透角質層到達表皮和真皮層，可迅速被皮膚組織液降解，同時將兩種納米複合物從針體中釋放。在聚合物載體的介導下，Cas9核糖核蛋白可跨膜轉運至皮下免疫細胞及角質層形成細胞內，並對細胞核內NLRP3基因組進行編輯，因而可以促進糖皮質激素地塞米松的治療並降低用量。同時地塞米松在其入核的過程中會誘導核孔擴張，從而促進基因編輯核糖核蛋白複合物進入細胞核，增強NLRP3基因的編輯效率（圖1）。

圖1. 可溶性微針雙載貼片用於炎症性皮膚病治療的示意圖。

由於可溶性微針貼片的基質含有具有生物活性的膠原三肽，因此可以促進皮膚皮損組織的膠原合成，減少經皮失水，促進皮膚損傷的組織修復。通過對微針貼片治療後小鼠皮損部位的經皮失水流失值和皮膚水化值進行評估，發現不管是空白微針貼片還是載藥微針貼片，經皮失水流失值均大大降低，並有效增加了小鼠背部皮膚的水合作用。與市售製劑地塞米松乳膏和他克莫司軟膏相比，經可溶性微針貼片治療後，可顯著改善皮損組織角質層的屏障功能，促進皮膚天然屏障功能的修復，保持皮膚各層含水量及結構的完整性。

在小鼠特異性皮炎和銀屑病兩種炎症性皮膚病模型中，可溶性微針雙載貼片給藥後，可對皮下角質形成細胞和免疫細胞中的NLRP3基因進行高效編輯，下調NLRP3的表達，並且成功抑制各種異常的先天性和適應性免疫反應來減輕炎症性皮膚病的典型症狀，如劇烈瘙癢、皮膚紅斑、表皮增厚、表皮屏障功能受損、炎症細胞因子浸潤等。同時NLRP3炎症小體的下調，減輕了免疫相關細胞的糖皮質激素抵抗，有效提高了糖皮質激素療法的抗炎敏感性。

圖2. 可溶性微針雙載貼片用於炎症性皮膚病的治療。（A）小鼠模型治療示意圖；（B）治療後皮損組織照片（其中G6經微針貼片治療，G7及G8分別經地塞米松乳膏和他克莫司軟膏治療）；（C）治療後小鼠皮損部位的NLRP3及其他炎症小體蛋白的表達量；（D）治療後小鼠皮損部位的免疫組化照片。

綜上所述，通過可溶性微針貼片介導透皮給藥，以實現皮下細胞的基因編輯胞內遞送的分級遞送策略，可有效發揮基因編輯和糖皮質激素的協同治療效果。該方法不僅在炎症性皮膚病的治療方面極具潛力，而且也爲經皮途徑的基因編輯療法提供了新的思路。

該研究由浙江大學藥學院平淵團隊獨立完成。

https://advances.sciencemag.org/content/7/11/eabe2888