《Cell Biomaterials》：An in situ therapeutic vaccine for targeted treatment of ulcerative colitis via induction and maintenance of long-term immune tolerance
编辑推荐：
本研究针对溃疡性结肠炎(UC)传统疗法仅能缓解症状、无法实现根治的临床难题，开发了一种口服给药的MRA@RP纳米制剂。该纳米剂通过果胶外壳实现结肠靶向递送，RGD肽修饰靶向抗原呈递细胞，负载 Rhein(RH)和全反式维甲酸(ATRA)协同调控免疫。研究证实MRA@RP能有效缓解炎症、重建免疫耐受、调节肠道菌群，并在急慢性结肠炎模型中展现卓越疗效，为自身免疫疾病治疗提供了新策略。
溃疡性结肠炎(UC)是一种困扰全球数百万患者的慢性炎症性肠病，近年来发病率持续攀升。这种自身免疫性疾病的典型特征包括肠道黏膜屏障损伤、免疫系统失调和肠道菌群失衡。当前临床治疗主要采用氨基水杨酸类药物和免疫抑制剂等对症治疗手段，但只能暂时控制炎症症状，无法解决导致疾病复发的根本问题——即机体对自身抗原的异常免疫反应。更棘手的是，UC患者常伴随焦虑、抑郁等精神障碍，进一步降低了生活质量。
面对这一临床困境，研究人员将目光投向了免疫耐受这一关键机制。在健康个体中，免疫系统能够区分“自我”与“非我”，对自身组织成分保持“沉默”，这种状态称为免疫耐受。而UC患者正是丧失了这种对肠道抗原的免疫耐受，导致免疫系统持续攻击自身肠道组织。维甲酸(ATRA)作为维生素A的活性代谢物，在调节免疫平衡中扮演着重要角色：在稳定环境下，高浓度ATRA能抑制促炎的Th17细胞分化，同时促进调节性T细胞(Treg)的产生，从而维持免疫耐受。然而，在炎症环境中，低浓度ATRA反而可能加剧炎症反应，这限制了其临床应用。
为解决这一矛盾，研究团队设计了一种新型口服治疗性纳米疫苗MRA@RP。该纳米系统以介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)为核心，同时负载ATRA和大黄酸(RH)，表面修饰RGD靶向肽，外层包裹果胶保护壳。这种巧妙设计使纳米颗粒能够抵抗胃肠道苛刻环境，精准靶向炎症结肠部位，在病变部位原位发挥治疗性疫苗作用。
研究团队通过透射电镜、动态光散射等技术确认了纳米颗粒的理化特性，采用体外细胞实验评估了其生物相容性和免疫调节功能。在葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的小鼠结肠炎模型中，通过疾病活动指数(DAI)评分、结肠长度测量、组织病理学分析等多项指标全面评估治疗效果。同时，利用流式细胞术、酶联免疫斑点(ELISpot)、Western blot等技术深入探究了其免疫调节机制。
研究结果显示，MRA@RP能有效缓解结肠炎症，改善肠道屏障功能。机制研究表明，其治疗作用主要通过多途径协同实现：一方面，RH作为“先锋”成分，首先抑制白细胞介素1β(IL-1β)等促炎因子释放，清除活性氧(ROS)，为ATRA创造适宜的免疫调节环境；另一方面，ATRA随后调控CD4+T细胞平衡，促进IgA+记忆B细胞产生，建立长期免疫耐受。值得注意的是，该纳米疫苗还能重塑肠道菌群组成，增加阿克曼菌(Akkermansia)等有益菌丰度，并通过菌群-肠-脑轴缓解UC相关精神障碍。
在技术方法上，本研究成功合成了具有核壳结构的MRA@RP纳米系统，通过体外释放实验证实其能在结肠部位特异性释放药物。利用DSS诱导的小鼠急慢性结肠炎模型，通过行为学测试、组织病理分析、免疫荧光染色、16S rRNA测序和非靶向代谢组学等多维度技术评估了治疗效果及机制。
合成、表征和细胞评估部分的研究表明，MRA@RP具有均匀的球形结构和适宜的粒径分布(约100纳米)，能有效吸附蛋白质抗原，并在模拟结肠环境中可控释放药物。细胞实验证实其能被抗原呈递细胞高效摄取，且具有良好的生物相容性。
MRA@RP有效靶向炎症结肠组织和结肠巨噬细胞的研究通过体内成像和免疫荧光分析证实，口服给药后纳米颗粒能特异性富集于炎症结肠部位，并被结肠巨噬细胞高效摄取，显示优异的靶向性。
MRA@RP提高RH和ATRA的口服生物利用度并有效治疗DSS诱导的急性结肠炎的结果显示，纳米制剂能显著改善两种药物的药代动力学特征。在急性结肠炎模型中，MRA@RP治疗能明显改善疾病活动指数、恢复结肠长度、减少炎症细胞浸润，并调节紧密连接蛋白ZO-1和claudin-1的表达。
MRA@RP重建结肠免疫耐受并诱导T细胞记忆部分深入探讨了其免疫调节机制。研究发现MRA@RP能调控T细胞亚群平衡，增加Treg和Th2细胞比例，降低Th1和Th17细胞比例，同时促进白细胞介素10(IL-10)等抗炎因子产生，抑制干扰素γ(IFN-γ)等促炎因子释放。
MRA@RP缓解炎症、促进辅助性T细胞群体再平衡并调节巨噬细胞极化的研究表明，纳米治疗能抑制Toll样受体4(TLR4)/髓样分化因子88(MyD88)/核因子κB(NF-κB)信号通路活化，同时调控腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)、信号转导与转录激活因子3(STAT3)和STAT5等多条通路，从而协调免疫反应。
MRA@RP通过免疫调节有效治疗DSS诱导的慢性结肠炎部分证实了其长期疗效。在慢性模型中，单次治疗即能持续缓解炎症状态，流式细胞术分析显示纳米治疗能系统调节结肠、骨髓、脾脏等多个免疫器官中的细胞比例，重建免疫稳态。
MRA@RP促进B细胞记忆发展和病原体清除的研究发现，治疗能显著增加IgA分泌细胞和IgA+记忆样B细胞数量，增强黏膜免疫力。这一效应与Th2细胞活化及细胞因子白细胞介素4(IL-4)、IL-5水平升高密切相关。
MRA@RP有效缓解UC相关精神障碍、调节肠道微生物组并调控微生物代谢部分揭示了其多维度治疗优势。行为学测试表明纳米治疗能改善抑郁样行为和认知功能，神经炎症分析显示其可保护海马神经元、促进神经发生。菌群分析发现MRA@RP能增加有益菌丰度，代谢组学检测到血清中吲哚-3-丙酸、血清素等有益代谢物水平升高。
综合讨论部分强调，该研究创新性地将治疗性疫苗概念应用于UC治疗，通过巧妙设计的纳米递送系统实现药物协同递送和免疫耐受重建。与传统单一靶点疗法不同，MRA@RP能同时针对UC的多个病理环节——炎症缓解、免疫调节、菌群重建和精神障碍改善，提供了一种综合性治疗策略。这种通过诱导抗原特异性免疫耐受治疗自身免疫疾病的策略，不仅为UC治疗开辟了新途径，也为其他自身免疫疾病的治疗提供了重要借鉴。该研究成果发表于《Cell Biomaterials》期刊，展现了纳米材料在免疫治疗领域的广阔应用前景。
