類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(Rheumatoid Arthritis, RA)是一種常見的慢性自身免疫疾病,其發(fā)病率約占世界人口的1%。自身抗原激起免疫系統(tǒng)釋放的細(xì)胞因子侵蝕關(guān)節(jié)骨和軟骨,導(dǎo)致骨變形、關(guān)節(jié)腫脹,嚴(yán)重影響患者生活和工作。目前其臨床治療主要是采用包括甲氨喋呤等抗風(fēng)濕藥物(DMARD)和抗TNF-?抗體等抗體類生物藥物,但存在毒副作用、影響免疫系統(tǒng)、價格昂貴等嚴(yán)重問題,因此尋求新的治療RA策略依然是重大挑戰(zhàn)。近年的研究表明,患者關(guān)節(jié)積液中的cfDNA濃度異常高,而游離核酸又可被免疫細(xì)胞的TLR樣受體識別,產(chǎn)生非正常的免疫反應(yīng)。
我校材料科學(xué)與工程學(xué)院功能生物醫(yī)用材料團隊利用陽離子聚合物材料結(jié)合游離核酸,發(fā)現(xiàn)聚合物材料可以抑制患者自身游離核酸引起的原代細(xì)胞炎癥反應(yīng),觀察到納米材料可以通過炎癥導(dǎo)致的高血管通透性富集到動物模型關(guān)節(jié)部位,從而顯著抑制關(guān)節(jié)的腫脹、骨和軟骨的破壞,并且恢復(fù)動物活動能力。研究發(fā)現(xiàn),陽離子聚合物納米粒子cNP與cfDNA的結(jié)合能力強,能很好地抑制cfDNA對免疫細(xì)胞TLR9的激活,能有效抑制cfDNA引起的RA病人關(guān)節(jié)積液單核細(xì)胞及滑膜樣細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。對慢性大鼠關(guān)節(jié)炎模型進(jìn)行靜脈注射cNP以后,其關(guān)節(jié)中的積液及軟組織的水腫顯著減少,關(guān)節(jié)骨質(zhì)破壞程度降低,關(guān)節(jié)滑膜處的炎癥細(xì)胞浸潤變少,說明cNP對于類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎有明顯的療效。治療后模型大鼠的行動力得以恢復(fù),表明cNP還能有效解決RA后期面臨的關(guān)節(jié)僵硬而行動不便的問題。

cfDNA引起關(guān)節(jié)腔炎癥反應(yīng)和聚合物抑制免疫反應(yīng)的原理示意圖

cNP治療后大鼠模型的軟組織(a. 后掌MRI影像)、骨質(zhì)量(b. 踝關(guān)節(jié)microCT影像)和炎癥浸潤改善(c. HE染色)的結(jié)果
這是在國際上首次利用材料清除游離核酸機理治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的研究報道,展現(xiàn)出聚合物材料可望作為“藥物”治療類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎,可望作為一種全新的治療策略來治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。該研究成果已經(jīng)申請發(fā)明專利,具有自主知識產(chǎn)權(quán)。相關(guān)成果以“Cationic Nanoparticle as an Inhibitor of Cell-Free DNA-Induced Inflammation”為題,于2018年10月16日發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊Nature Communications。我校材料科學(xué)與工程學(xué)院博士研究生梁慧怡為第一作者;材料科學(xué)與工程學(xué)院劉利新副教授和陳永明教授,我校孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院沈君教授和哥倫比亞大學(xué)梁錦榮教授為共同通訊作者。上述研究工作得到廣東省“珠江人才”計劃引進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團隊項目、國家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金的支持。