近日，浙江大學(xué)眼科醫(yī)院（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院眼科中心）韓海杰研究員、姚克教授、計劍教授團(tuán)隊在國際權(quán)威期刊ACS Nano (IF: 17.1)發(fā)表了題為“Nanoceria-Mediated Cyclosporin A Delivery for Dry Eye Disease Management through Modulating Immune-Epithelial Crosstalk”的一項研究。該研究報道了一種負(fù)載環(huán)孢素A的納米氧化鈰滴眼液（Cs@P/CeO2），具有長效的抗炎和抗氧化能力，進(jìn)而通過調(diào)節(jié)免疫-上皮互作治療干眼[1]。
隨著全球電子信息時代的發(fā)展與人口老齡化進(jìn)程的加劇，干眼的發(fā)病率日益增長，已經(jīng)成為全世界發(fā)病率最高的眼表疾病。干眼的臨床癥狀表現(xiàn)為眼部干澀、異物感、燒灼感、眼癢及疼痛等多種不適癥狀和視功能障礙，嚴(yán)重影響患者的眼部健康與生活質(zhì)量。而隨著對干眼機(jī)制的深入研究，最新的指南強(qiáng)調(diào)，“眼表微環(huán)境”是由淚液、細(xì)胞、免疫及神經(jīng)等多種組分共同維持平衡的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的整體，在干眼的發(fā)生、發(fā)展中起到至關(guān)重要的作用。在干眼失衡的微環(huán)境中，過度氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、淚液高滲透壓、上皮細(xì)胞損傷等形成難以破解的惡性循環(huán)，是目前臨床上針對干眼治療的單靶點藥物療效不能達(dá)到預(yù)期的重要原因。因此，如何維持眼表微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)成為治療干眼的重中之重。
為了靶向干眼微環(huán)境中氧化應(yīng)激-炎癥這一惡性循環(huán)，本研究以具有可再生抗氧化能力的納米氧化鈰材料為骨架[2]，在表面修飾聚乙二醇，構(gòu)建了負(fù)載環(huán)孢素A的納米酶滴眼液（Cs@P/CeO2）。并通過一系列材料表征實驗，證明制備的高親水性材料呈現(xiàn)出均一的立方納米結(jié)構(gòu)，同時具備可再生的抗氧化能力與緩慢釋放環(huán)孢素A的效果。
圖1 Cs@P/CeO2的制備與表征
體外研究表明，Cs@P/CeO2能夠降低氧化應(yīng)激和高滲模型中的角膜上皮細(xì)胞的ROS水平，提升線粒體膜電位，恢復(fù)線粒體的健康，抑制過度氧化應(yīng)激導(dǎo)致的角膜上皮細(xì)胞死亡。同時，本研究發(fā)現(xiàn)Cs@P/CeO2能夠在炎癥誘導(dǎo)模型中抑制巨噬細(xì)胞的炎癥性死亡，抑制炎癥小體的激活和細(xì)胞因子TNFα、IL-6、IL-1β的分泌，并促進(jìn)巨噬細(xì)胞的M2極化。這些數(shù)據(jù)表明，具有雙重功能的Cs@P/CeO2不僅抑制細(xì)胞ROS的產(chǎn)生，從而維持線粒體健康，而且下調(diào)炎癥過程并重新極化巨噬細(xì)胞。
圖2 Cs@P/CeO2的體外抗炎、抗氧化性能
進(jìn)一步地，研究人員在小鼠體內(nèi)誘導(dǎo)干眼模型，并采用載藥納米酶滴眼液Cs@P/CeO2進(jìn)行滴眼治療，臨床評估發(fā)現(xiàn)Cs@P/CeO2降低小鼠干眼評分、提升淚膜穩(wěn)定性、增加淚液分泌量、緩解角膜上皮損傷；病理學(xué)評估證明Cs@P/CeO2抑制角膜炎癥細(xì)胞的浸潤，恢復(fù)了角膜的生理結(jié)構(gòu)和杯狀細(xì)胞的數(shù)量。這些數(shù)據(jù)證明了Cs@P/CeO2治療干眼的巨大潛力。
圖3 Cs@P/CeO2對干眼的體內(nèi)治療效果
為了闡明Cs@P/CeO2治療干眼的具體機(jī)制，研究者對小鼠角膜采用單細(xì)胞測序技術(shù)擬從單個細(xì)胞層面描繪納米酶材料對眼表微環(huán)境的影響。單細(xì)胞測序數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)Cs@P/CeO2可以通過重塑免疫細(xì)胞與上皮細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，建立M2型巨噬細(xì)胞優(yōu)勢的眼部微環(huán)境，抑制局部炎癥反應(yīng)，并促進(jìn)角膜上皮的再生，調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞與上皮細(xì)胞之間的互作，進(jìn)而重建干眼癥模型中的角膜微環(huán)境。
圖4 Cs@P/CeO2重塑干眼角膜微環(huán)境免疫-上皮互作
綜上，本研究開發(fā)了一種具有長期抗炎和抗氧化能力的納米酶滴眼液，在體外和體內(nèi)模型均證明其可以通過發(fā)揮納米氧化鈰的抗氧化作用和環(huán)孢素A的免疫調(diào)節(jié)功效，清除過多的ROS，抑制炎癥過程和細(xì)胞凋亡，打破干眼的惡性循環(huán)，有效緩解干眼癥狀。Cs@P/CeO2同時具備較長的眼表滯留時間、優(yōu)越的眼部耐受性和生物安全性，將為干眼等眼表微環(huán)境失衡的疾病提供新的治療方向。
圖5 Cs@P/CeO2通過調(diào)節(jié)免疫-上皮互作治療干眼的示意圖
浙江大學(xué)眼科醫(yī)院（浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院眼科中心）韓海杰研究員、姚克教授、計劍教授為本文通訊作者，浙二眼科中心博士崔文羽和浙大二院博士陳晟為論文共同第一作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金，浙江省重點研發(fā)專項和浙江省杰出青年基金項目資助。
參考文獻(xiàn)：
[1] Cui W, Chen S, Hu T, Zhou T, Qi C, Jiang L, Cheng X, Ji J, Yao K, Han H. Nanoceria-Mediated Cyclosporin A Delivery for Dry Eye Disease Management through Modulating Immune-Epithelial Crosstalk. ACS Nano. 2024, 18, 17, 11084–11102
[2] Cui W, Wang Y, Luo C, Xu J, Wang K, Han H, Yao K. Nanoceria for ocular diseases: recent advances and future prospects. Materials Today Nano. 2022, 18, 100218
原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsnano.3c11514
浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院眼科中心 浙江大學(xué)眼科醫(yī)院