表面化学决定 PEG 与两性离子 siRNA 纳米载体在原代巨噬细胞中的性别依赖性响应
Surface chemistry governs sex-dependent responses to PEG and zwitterionic siRNA nanocarriers in primary macrophages.
研究者合成 PEG 与两性离子接枝的阳离子纳米颗粒(PEGMMA、CBMA、SBMA 及高分子 SBMA),在原代雌雄小鼠巨噬细胞中评估其 siRNA 递送与基因沉默效果,发现表面化学类型决定性别依赖性响应。
聚乙二醇(PEG)长期占据核酸纳米载体表面修饰的主导地位,但其免疫原性问题日益凸显:抗PEG抗体可导致加速血液清除、药效下降乃至危及生命的过敏反应[1],还能通过补体激活破坏PEG化脂质纳米粒的完整性、引起载荷提前释放[3]。两性离子聚合物因此被视为有希望的替代材料——两性离子凝胶包封可同时改善治疗蛋白的稳定性、药代动力学并降低免疫原性[2],羧基甜菜碱脂质能提升mRNA制剂疗效并缓解加速血液清除[4],羧基甜菜碱纳米凝胶也表现出长效循环特性[5]。然而,此类比较大多依赖永生化细胞系,且普遍忽视性别变量:据本文作者检索,涉及性别差异的纳米颗粒研究占相关出版物不足0.1%,多数研究甚至不报告所用模型的性别。
针对这一缺口,作者以ARGET-ATRP合成了DMAEMA阳离子纳米粒,分别接枝CBMA、SBMA与PSBMA(后者经RAFT合成,分子量与PEG接枝物匹配),并以PEGMMA为参照,在原代雌、雄小鼠促炎性M1巨噬细胞中开展系统评价。四种载体粒径100–400 nm、PDI约0.2–0.4、表面电荷+10至+30 mV,聚合物类型与pH独立调节粒径和zeta电位(均P<0.0001),无交互作用;酸性条件下的溶胀设计旨在内体环境中促进释放与逃逸。生物相容性方面,50 μg/ml以下均被良好耐受;在125 μg/ml这一临界剂量,PEGMMA维持约90–120%代谢活性,而三种两性离子载体降至约40–70%,且雌性巨噬细胞低于雄性(P=0.0006)。值得注意的是,性别主效应仅见于两性离子制剂(CBMA P=0.045、SBMA P=0.0014、PSBMA P=0.028),PEGMMA则无性别差异。摄取实验中各制剂均实现siRNA胞内递送,唯PEGMMA在雌性细胞中摄取更高(P=0.0327)。
功能层面,LPS刺激M1巨噬细胞的TNF-α敲低呈现显著的性别×聚合物交互效应(P=0.0036):PEGMMA在两性中敲低效果相当(P=0.9366),摄取的性别差异并未转化为功能差异;两性离子载体则表现出性别依赖的沉默效力,CBMA最为突出——雄性敲低88%,雌性仅32%(P=0.0009),PSBMA亦有显著性别差异(P=0.0427),且雌性细胞中CBMA的沉默效果明显逊于PEGMMA和PSBMA。这些发现把既往两性离子材料的整体优异表现[2,4,5]细化到性别维度,表明表面化学决定了巨噬细胞应答是否存在性别依赖,两性离子替代物的功能等效性需按性别分别验证,而不能只看总体数据。
当然,本研究也有待完善之处:培养所用胎牛血清源于雌性激素背景,可能引入性别偏倚,结果需在含血清培养条件下解读;各制剂在粒径与电荷上的固有差异本身构成潜在混杂因素;性别差异背后的细胞膜相互作用或应激通路机制亦未直接检验,这些均有待后续研究澄清。
- 1.The Importance of Poly(ethylene glycol) Alternatives for Overcoming PEG Immunogenicity in Drug Delivery and Bioconjugation · Polymers (Basel) 2020
- 2.Zwitterionic gel encapsulation promotes protein stability, enhances pharmacokinetics, and reduces immunogenicity · Proc Natl Acad Sci U S A 2015
- 3.Anti-PEG antibodies compromise the integrity of PEGylated lipid-based nanoparticles via complement · J Control Release 2022
- 4.Poly(carboxybetaine) lipids enhance mRNA therapeutics efficacy and reduce their immunogenicity · Nat Mater 2025
- 5.Carboxybetaine-Based Zwitterionic Polymer Nanogels with Long Blood Circulation for Cancer Therapy · Biomacromolecules 2023
来源:顶刊论文(社媒热度) · doi.org