核酸四面体递送saRNA:为视网膜疾病治疗带来新希望

2025-03-27

视网膜缺血再灌注损伤(如青光眼、糖尿病视网膜病变)和氧化应激损伤(如年龄相关性黄斑变性)是导致视力丧失的主要原因之一。现有疗法效果有限,且无法逆转细胞死亡。近年来,科学家发现DJ-1蛋白作为内源性抗氧化剂,能抑制细胞死亡,但其高效递送一直是难题。


近期,中部战区总医院眼科宋艳萍教授团队成功使用四面体框架核酸(tFNAs)递送DJ-1小激活RNA(saRNA),显著提高视网膜细胞抗氧化能力,并可通过抑制铁死亡保护视网膜免受缺血再灌注损伤,为相关眼病提供新型治疗策略。研究成果近日以题为“The antioxidant effect of tetrahedral framework nucleic acid-based delivery of small activating RNA targeting DJ-1 on retinal oxidative stress injury”和“Tetrahedral Framework Nucleic Acid-Based Delivery of DJ-1-saRNA Prevent Retinal Ischaemia–Reperfusion Injury via Inhibiting Ferroptosis”发表在国际知名学术期刊Cell Proliferation。

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DJ-1小激活RNA递送系统介绍


在这项研究中,四面体框架核酸(tFNAs)被用作DJ-1小激活RNA(saRNA)的有效递送载体,从而合成了一种新的纳米复合材料(tFNAs-DJ-1-saRNA)。核酸四面体是由四条DNA链自组装成的纳米结构,可高效穿透细胞膜,保护saRNA不被降解,且其本身具有抗氧化特性,能够与DJ-1协同增强抗氧化损伤效果。实验证实,tFNAs-DJ-1-saRNA无免疫原性,生物相容性极佳,靶向DJ-1基因启动子区域的小激活RNA,通过激活内源性DJ-1基因转录,提升其蛋白表达,成功地实现了DJ-1 saRNA在视网膜的递送和靶向治疗。


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tFNAs-DJ-1-saRNA抗氧化与抗凋亡效应

在H₂O₂诱导的氧化应激下,tFNAs-DJ-1-saRNA使细胞内ROS水平下降50%,将HUVECs存活率从50%恢复至接近正常水平。上调抗凋亡蛋白Bcl-2,下调促凋亡蛋白Bax和Caspase-3,改善Bcl-2/Bax比值。


tFNAs-DJ-1-saRNA通过调节Bcl-2/Bax平衡,有效阻断线粒体依赖的凋亡通路,减少Caspase-3活化。在H₂O₂诱导的氧化应激模型中,该tFNAs-DJ-1-saRNA复合物显著提高细胞存活率,降低ROS水平,并减轻细胞骨架损伤,实现抗氧化与抗凋亡协同保护作用。


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tFNAs-DJ-1-saRNA保护线粒体功能

tFNAs-DJ-1 saRNA通过维持线粒体膜结构完整性(透射电镜显示抑制肿胀、嵴断裂)、稳定线粒体膜电位(JC-10探针显示红/绿荧光比例恢复),并激活Erk/Nrf2通路促进ATP生成(Seahorse实验证实OCR/ECAR及总ATP水平回升),从而在氧化应激下保护线粒体功能并恢复细胞代谢稳态。


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tFNAs-DJ-1-saRNA抗铁死亡作用

tFNAs-DJ-1- saRNA处理显著降低脂质ROS和Fe2+水平,同时改善受损R28细胞的线粒体形态和膜电位,从而抑制铁死亡。

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tFNAs-DJ-1-saRNA保护视网膜免受缺血再灌注损伤

tFNAs-DJ-1-saRNA递送至视网膜后,成功激活DJ-1,活化的DJ-1通过激活xCT/GPX4信号轴,抑制铁死亡核心通路(减少脂质过氧化、维持谷胱甘肽稳态),同时降低细胞内Fe²⁺蓄积和氧化应激水平,修复线粒体功能及细胞骨架完整性。在视网膜缺血再灌注损伤模型中,tFNAs-DJ-1-saRNA有效缓解急性期视网膜水肿,抑制神经节细胞(RGCs)凋亡与胶质增生,维持视网膜厚度与血管形态,最终实现多维度保护视网膜组织,抑制缺血再灌注损伤的病理进程。


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tFNAs-DJ-1-saRNA对大鼠视网膜损伤的保护作用


传统基因疗法依赖病毒载体,存在致癌风险,而tFNAs-saRNA系统无需病毒,安全性更高。目前,团队已通过玻璃体内注射实现靶向递送,未来有望开发单次注射即可长效保护视网膜的创新疗法。


中部战区总医院眼科为第一单位,眼科宋艳萍教授和闫明教授为通讯作者,吴乔伟博士、朱静宜博士、张香闺博士、邓振德博士为共同第一作者。




原文链接:

https://doi.org/10.1111/cpr.13635   

https://doi.org/10.1111/cpr.13820




文案 | 徐枭潇

编辑 | 刘玉娇