一种DNA四面体-白藜芦醇复合物及其制备方法和用途

本文合成了一种高效负载白藜芦醇(RSV)的四面体框架核酸(tFNAs)纳米材料，用于抑制组织炎症，改善肥胖小鼠的胰岛素抵抗。本文制备的纳米粒子（tFNAs-RSV），具有合成简单、性能稳定、水溶性好、生物相容性好等特点。 tFNAs递送有效改善了RSV水溶性、稳定性，增强其治疗效果。tFNAs-RSV通过缓解高脂高糖小鼠组织炎症状态改善胰岛素抵抗，可使组织中M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞极化。在适应性免疫方面，制备的纳米粒子可以抑制Th1和Th17的激活，促进Th2和Treg的激活，从而减轻胰岛素抵抗。此外，本研究首次证明了tFNAs作为一种核酸物质具有免疫调节能力。总之，tFNAs-RSV减轻了高脂高糖小鼠的胰岛素抵抗并改善了炎症，这表明核酸材料或基于核酸的递送系统可能是治疗胰岛素抵抗和肥胖相关代谢疾病的潜在药物。

背景：

肥胖引起的胰岛素抵抗是代谢综合征的标志，慢性、低级别的组织炎症通过激活组织浸润的免疫细胞将肥胖与胰岛素抵抗联系起来。当前的治疗方法缺乏效力和免疫调节能力。因此，需要一种新的治疗方法来预防慢性炎症并缓解胰岛素抵抗。随着中医药的蓬勃发展，发挥主要作用的中药单体备受瞩目。中药单体白藜芦醇（Resveratrol，RSV）是一种植物多酚，具有抗炎、抗氧化特性。RSV 是去乙酰化酶 SIRT1 的天然激动剂，参与细胞衰老、糖脂类代谢、氧化应激、炎症反应等过程，在免疫相关疾病、炎症性疾病治疗中表现出良好效果。然而，RSV 水溶性差，生物利用度低，代谢和消除速度相对较快，高剂量摄入容易产生副作用。因此，亟需开发毒性小、递送能力强的给药体系，以增加 RSV 溶解度及稳定性、提高生物利用度，提高治疗效果。

前沿科研成果：具有免疫调控功能的四面体框架核-白藜芦醇复合物

白藜芦醇（Resveratrol，RSV）是一种非黄酮类多酚中药单体，是许多植物受到刺激时产生的一种抗毒素。体外实验及动物实验表明，白藜芦醇有抗氧化、抗炎、抗癌及心血管保护等作用。但白藜芦醇单体性质不稳定、水溶性差、生物半衰期短、生物利用度差，其治疗应用非常有限。

tFNAs具有良好的水溶性、优异的生物相容性、极佳的可降解性以及精准的形态可控性。其DNA骨架碱基对之间的空间为小分子药物提供了大量的可嵌入位点，能够高效负载小分子以改善其生物利用度；而骨架中的游离氨基或羟基基团可修饰以荧光分子、靶向分子等功能性分子，从而赋予载药体系可视、靶向等功能特性。同时，tFNAs独特的四面体形态使其可通过小窝蛋白依赖的途径高效、快速入胞，有助于提高所负载药物的跨膜转运效率。故tFNAs可作为理想的小分子药物递送载体。

基于上述背景，我们的技术团队构建了高效搭载RSV的tFNAs复合物tFNAs-RSV，以改善RSV水溶性，提高其生物利用度。通过孵育法将RSV嵌插在tFNAs的DNA双螺旋沟槽中，实现RSV高效递送，提高RSV水溶性及治疗效率，同时保留了tFNAs空间结构及自身特性。

研究方法：

采用AFM、TEM、和PAGE等方法鉴定tFNAs-RSV的合成；CCK-8检测tFNAs-RSV的体外生物安全性；qPCR、WB检测巨噬细胞表型变化；构建胰岛素抵抗小鼠模型，尾静脉注射tFNAs-RSV后检测小鼠胰岛素情况，qPCR及免疫荧光染色检测重要脏器中炎症因子表达水平及巨噬细胞表型变化；流式细胞术检测外周血及脾脏T细胞表型变化；H&E染色检测小鼠重要脏器组织学结构，评估tFNAs-RSV体内生物安全性。

 实验结果：

技术团队成功合成了复合物tFNAs-RSV，tFNAs-RSV具有良好的水溶性及较高的药物负载效率。tFNAs-RSV具有优异的体内外生物安全性，能够在体外调控巨噬细胞向M2型极化。tFNAs-RSV复合物能够有效改善高脂饮食小鼠的胰岛素抵抗状态，改善其血糖及体重。tFNAs-RSV复合物能够显著改善组织炎症状态，将组织中M1型巨噬细胞极化为M2型巨噬细胞，也可抑制Th1和Th17的活化，促进Th2和Treg的活化。

 研究结论：

我们的技术团队成功地构建了一种用于缓解胰岛素抵抗的RSV递送系统，其能有效改善RSV水溶性并提高RSV生物利用率。通过调控先天性免疫及适应性免疫，即促进巨噬细胞M2极化，抑制Th1和Th17的活化，促进Th2和Treg的活化，从而有效地改善高脂高糖喂养小鼠的胰岛素抵抗状态。

发表文献：Nano-Micro Lett. 2021;13:86. DOI: 10.1007/s40820-021-00614-6.

Tetrahedral Framework Nucleic Acid‐Based Delivery of Resveratrol Alleviates Insulin Resistance: From Innate to Adaptive Immunity