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纳米粒子疗法有望预防致命的新生儿肺部疾病

2021-06-15 14:02          纳米粒子 粒子疗法
左:正常小鼠肺组织显示健康的血管密度。中:STAT3激活降低的异常病变组织示例。右图:取自治疗过的老鼠的组织。绿色代表血管;红色表示激活的STAT3。来源:辛辛那提儿童医院

一种新疗法为一种罕见而复杂的疾病提供了帮助,这种疾病的首字母缩写词很难发音。对于不幸出生就患有这种肺部疾病的婴儿来说,其结果通常是致命的。

这种疾病被称为肺泡毛细血管发育不良伴肺静脉错位(ACDMPV)。研究表明,这种疾病与FOXF1基因的突变有关。根据国家罕见疾病组织(National Organization for Rare Disorders)的数据,在全球范围内,医学专家已经记录了大约200个病例,但数量不详的婴儿可能在没有得到诊断的情况下死亡。

这种疾病是由基因变异引起的,这种基因变异阻止了肺部正常血管的形成。在出生后的几天或几周内,婴儿会因为缺氧而,同时肺部血压升高。少数人通过接受极其罕见的婴儿大小的肺部移植而存活下来。

现在,由辛辛那提儿童医院和辛辛那提大学的专家领导的一项研究报告称,通过使用高科技纳米粒子将STAT3基因导入肺部,刺激血管生长,可以帮助小鼠(具有与人类ACDMPV患者相同的FOXF1突变)在这种致命的疾病中生存更长时间。STAT3是FOXF1的一个关键下游靶点,它的传递可以纠正ACDMPV小鼠的血管缺陷。详情发表在2021年6月11日的《循环》杂志上。

如果这些结果能在未来的人体研究中得到匹配,共同作者说,这一成功可能会推动其他基于纳米粒子的治疗方法的发展步伐。

纳米粒子载体已显示出最小的毒性,并加速了人类癌症、糖尿病和慢性炎症疾病的新疗法的开发。该研究的资深作者、辛辛那提儿童医院肺部再生医学中心和围产期研究所的成员弗拉德-卡利尼琴科博士说:"我们已经开发了一种独特的纳米粒子输送系统,可以输送能够刺激新生儿肺部微血管生长的基因。"这项研究表明,单次注射带有STAT3基因载体的纳米粒子就足以增加肺泡毛细血管密度,防止血压过高,并极大地提高生存率"。

如果不进行治疗,大约70%的出生时患有ACDMPV的小鼠在出生后28天内死亡。该研究的第一作者、辛辛那提儿童医院肺部再生医学中心的成员孙菲博士说,新的治疗方法将该死亡率降低到35%。

基因驱动疗法,而非基因编辑

不像基因替代疗法可以对身体造成永久性的改变,这种纳米粒子方法涉及的材料在体内停留不超过7天。然而,在被研究的小鼠中,出生后早期的单一治疗就足以改变ACDMPV导致的整个后续发展问题。

该疗法通过注入一种由多种聚合物、脂肪酸和少量胆固醇组成的工程纳米粒子,这种纳米粒子携带非整合的STAT3基因,进而促进肺组织中的血管生长。

卡利尼琴科和他的同事在他们正在进行的肺发育研究中观察了分子过程。这种纳米粒子是在辛辛那提大学材料科学与工程项目的史东露博士指导下,在邓子成和安德鲁·邓恩的帮助下开发出来的。

有了更多的血管,快速生长的新生肺以接近正常的方式形成,没有触发危险的分子“重塑”信号,这些信号可能导致永久性畸形和死于肺衰竭。

该研究详细说明了治疗如何改善肺、心脏和血管健康的几个指标,包括动脉氧合水平、右心室血压、肺加速时间与肺射血时间(PAT/PET)的比值、肺动脉直径和它们的壁厚。

下一步

在纳米粒子能够用于患有ACDMPV的新生儿之前,还有更多的工作要做,包括安全性测试和确定是否需要重复治疗。

辛辛那提儿童医院的小儿肺移植计划对一些最小的婴儿进行移植,计划随着卡利尼琴科及其同事的研究进展继续密切合作。一些家庭为了得到这里的治疗而跨越了地球。

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