《Materials Today Bio》：Targeted Inhibition of PARP-1 in Pulmonary Epithelial Cells and Macrophages via SPA-Functionalized Microparticles Attenuates Sepsis-Induced Lung Injury
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脓毒症诱发的急性肺损伤(ALI)缺乏有效疗法，PARP-1异常活化是关键病理驱动。研究团队基于单细胞测序发现肺上皮细胞和巨噬细胞是肺部促炎中心，据此开发了肺表面活性蛋白A(SPA)功能化微粒递送系统(OLA@SPA MPs)，用于靶向递送PARP-1抑制剂奥拉帕尼(OLA)。该系统在脓毒症小鼠模型中显著抑制PARP-1通路活化，减轻肺水肿、细胞因子风暴和病理损伤，并显著提高生存率。这为脓毒症相关肺损伤提供了一种精准高效的新型靶向治疗策略。
脓毒症是机体对感染的异常反应，常导致危及生命的多器官功能障碍，其中肺部是最常受累的器官之一。脓毒症诱发的急性肺损伤(ALI)以失控的炎症级联反应、血管通透性增加和大量免疫细胞浸润为特征，临床管理手段有限，急需新的治疗方法。在复杂的肺部微环境中，驻留的肺泡上皮细胞和巨噬细胞不仅是炎症的被动受害者，更是驱动炎症风暴的活跃参与者。多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶-1(Poly (ADP-ribose) polymerase-1, PARP-1)是DNA修复、基因转录和细胞死亡的关键调节因子，其在脓毒症中的过度活化是ALI病理过程的重要介质，会导致细胞能量耗竭和一种名为parthanatos的程序性细胞死亡，从而加剧炎症和组织损伤。然而，传统PARP-1抑制剂的全身性应用存在脱靶效应和难以精准递送至靶细胞等问题。近年来，生物仿生药物递送系统，特别是利用内源性靶向配体的策略，为提高组织特异性和细胞选择性带来了希望。肺表面活性蛋白A(Surfactant protein A, SPA)是肺部固有免疫防御的关键蛋白，能与肺泡上皮细胞和巨噬细胞上的受体相互作用，是理想的肺靶向配体。本研究发表于《Materials Today Bio》，旨在开发一种精准靶向致病细胞、有效抑制PARP-1的脓毒症肺损伤治疗新策略。
为开展研究，作者运用了单细胞RNA测序技术分析脓毒症肺部免疫微环境，并构建了SPA稳定表达的细胞系以制备功能化微粒。关键实验技术包括：通过电穿孔技术将奥拉帕尼(OLA)载入SPA修饰的微粒(MPs)构建靶向递送系统(OLA@SPA MPs)；利用脂多糖(LPS)诱导的小鼠模型和盲肠结扎穿孔(CLP)模型模拟脓毒症肺损伤；采用体内外成像、流式细胞术、免疫荧光、蛋白质印迹(Western blot)、酶联免疫吸附试验(ELISA)和转录组测序等技术，系统评估了该递送系统的靶向性、疗效、安全性和作用机制。
研究结果如下：
单细胞转录组分析鉴定肺上皮细胞和巨噬细胞是脓毒症肺部的主要促炎枢纽：通过对公开数据集(GSE207651)的分析，发现脓毒症小鼠肺部上皮细胞和巨噬细胞的促炎细胞因子基因表达显著上调，且Parp1基因表达升高。KEGG通路富集分析显示，这些细胞的差异表达基因富集在NF-κB、TNF、细胞因子-细胞因子受体相互作用及NOD样受体信号等炎症相关通路。细胞间通讯分析进一步证实，在脓毒症状态下，肺上皮细胞和巨噬细胞与其他细胞间的通讯显著增强。这些发现为细胞靶向治疗提供了理论基础。
建立脓毒症诱导的肺损伤模型并构建用于靶向递送奥拉帕尼的SPA功能化微粒：成功建立了LPS诱导的小鼠肺损伤模型，并证实模型中存在PARP-1通路过度活化。研究人员构建了稳定表达SPA的小鼠肺上皮MLE-12细胞系，并从中分离出SPA功能化的微粒(SPA MPs)，再通过优化电穿孔参数，将PARP-1抑制剂奥拉帕尼(OLA)高效载入，形成OLA@SPA MPs。该微粒具有典型的囊泡形态和生物标志物表达，SPA修饰和药物装载显著增强了其被靶细胞的摄取效率，并在血清中表现良好稳定性。
体外评估OLA@SPA-MPs对LPS诱导的肺上皮细胞和巨噬细胞损伤的保护作用：体外实验表明，OLA@SPA MPs能显著恢复LPS损伤的MLE-12和MH-S细胞活力，效果优于游离OLA或非靶向的OLA@MPs。机制上，SPA修饰通过CKAP4受体介导显著增强了微粒在靶细胞内的摄取。OLA@SPA MPs能有效抑制LPS诱导的PARP-1活化及其产物聚腺苷二磷酸核糖(PAR)的积累，减少凋亡诱导因子(AIF)的核转位，从而抑制parthanatos细胞死亡途径，保护细胞。
OLA@SPA MPs在脓毒症小鼠体内表现出卓越的肺靶向效率和强大的保护作用：体内实验显示，经静脉注射后，OLA@SPA MPs在肺部表现出比非靶向微粒更强、更持久的富集，并能特异性被CD326+肺上皮细胞和F4/80+巨噬细胞内化。在致死性脓毒症模型中，OLA@SPA MPs治疗显著提高了小鼠的生存率，改善了临床评分，并有效减轻了肺组织的病理损伤、水肿和血管渗漏。
阐明OLA@SPA MPs治疗脓毒症小鼠模型的机制：治疗显著降低了血清和支气管肺泡灌洗液(BALF)中促炎因子(IL-6, TNF-α, IL-1β)的水平，同时升高了抗炎因子IL-10。免疫荧光证实，OLA@SPA MPs能有效抑制肺内靶细胞中PARP-1的过度活化。转录组分析进一步揭示，OLA@SPA MPs处理逆转了脓毒症相关的基因表达谱，显著下调了NOD样受体、TNF和NF-κB等关键促炎信号通路。
体外和体内生物相容性评估：安全性评估表明，将OLA封装于SPA MPs中降低了其细胞毒性。在健康小鼠中单次静脉注射治疗剂量的OLA@SPA MPs，未引起主要器官的明显病理损伤、体重下降或血液学、生化指标异常，显示出良好的生物相容性。
本研究通过单细胞测序精准定位了脓毒症肺损伤的关键细胞靶点，并成功构建了一种基于SPA的仿生靶向递送系统。OLA@SPA MPs能高效靶向肺上皮细胞和巨噬细胞，实现PARP-1的精准抑制，从而有效缓解细胞因子风暴、保护肺组织、提高生存率。这项工作不仅为脓毒症诱发的急性肺损伤提供了一种极具前景的新型治疗策略，其SPA引导的靶向平台也为其他涉及上皮-巨噬细胞功能障碍的炎症性肺病（如急性呼吸窘迫综合征、重症肺炎）的治疗提供了新思路。
