类风湿关节炎新疗法!Bioact Mater：开发出聚合物修饰DNA水凝胶，可同时输送线粒体和纳米酶，缓解炎症修复关节

来源：100医药网 2025-03-12 09:50

本研究发现，聚合物修饰的DNA水凝胶共递送纳米酶和活线粒体，能有效减轻类风湿关节炎炎症，促进关节组织修复。该双作用策略为类风湿关节炎治疗提供新途径，展现出生物材料在精准医疗中的潜力。

在我们身边有这样一群人，他们长期被（RA）所困扰。这是一种慢性自身疾病，关节持续性的炎症带来的疼痛如影随形，病情逐渐发展，关节损伤日益严重，很多患者最终关节功能受限，大打折扣。当下的传统治疗手段，比如非甾体抗炎药、改善病情抗风湿药等，虽然能在一定程度上缓解症状，却难以兼顾高效消炎和软骨组织修复，而且还可能引发一些副作用。

近期，Bioact Mater上发表的一项研究Polymer-modified DNA hydrogels for living mitochondria and nanozyme delivery in the treatment of rheumatoid arthritis给类风湿关节炎的治疗带来了新的思路。科研人员成功研发出一种聚合物修饰的DNA水凝胶，这种水凝胶具备同时递送纳米酶和活线粒体的能力，有望突破传统疗法的瓶颈，提升类风湿关节炎的治疗效果。

科研人员首先合成了这种特殊的DNA水凝胶。它有着独特的多孔结构，这一结构就像是一个精巧的 储存库 ，有利于包裹治疗所需的药物，并且能让药物在体内按照设定的方式缓慢释放。从流变学特性来看，在较宽的频率范围内，它的储能模量大于损耗模量，这种类似固体的特性，为细胞营造了稳定的生长环境，同时它还具有可注射性，方便应用于实际治疗中。水凝胶里的RGD肽也发挥着重要作用，它能够促进细胞黏附，使得细胞更容易摄取线粒体和纳米酶。经过检测，被包裹在水凝胶里的线粒体形态完整、活性良好，在水凝胶中分布得也很均匀；纳米酶的粒径和表面形态均匀一致，保证了其功能的稳定。

图 1：负载间充质线粒体和纳米酶的DNA水凝胶的制备过程示意图及其在类风湿关节炎治疗中的应用

随后，研究人员对复合水凝胶展开了体外功能验证实验。在生物相容性实验环节，研究人员设置了对照组、DNA水凝胶组、纳米酶组、线粒体组以及复合水凝胶（DN-Mito）组，用这些不同的处理组对Raw264.7巨噬细胞进行培养观察。实验结果显示，各个实验组的细胞活力都不错，细胞形态也保持正常。特别值得一提的是，含有线粒体的实验组，细胞的增殖能力明显增强。这充分说明，复合水凝胶的各个成分不仅生物相容性良好，不会对细胞产生不良影响，还能够促进细胞的增殖。

在探究线粒体的免疫调节作用时，研究人员发现巨噬细胞能够成功摄取外源性线粒体。进一步深入研究后发现，纳米酶和线粒体都可以有效恢复被脂多糖（LPS）损伤的线粒体膜电位，而且当纳米酶和线粒体联合使用时，这种恢复效果更加显著。它们还能对巨噬细胞的极化过程进行调节，促使巨噬细胞从具有促炎作用的M1型向具有抗炎作用的M2型转变，从而抑制炎症因子IL-1 、IL-6和TNF- 的表达。在这一系列作用中，复合水凝胶展现出了最为突出的效果。

图 2：复合材料对巨噬细胞的线粒体摄取和免疫调节作用

为了更深入地了解其中的作用机制，研究人员进行了RNA-seq验证。分析结果显示，线粒体组和复合水凝胶组的基因表达出现了显著变化。这些差异基因主要集中在免疫反应调节和线粒体相关的过程中。其中，复合水凝胶对线粒体凋亡和膜电位的影响更为显著，并且能够调节多条与类风湿关节炎炎症反应和组织修复密切相关的信号通路，这一系列结果表明，复合水凝胶在治疗类风湿关节炎方面具有更大的潜力。

最后，研究人员在胶原诱导的关节炎小鼠模型上测试复合水凝胶的体内治疗效果。实验结果显示，相较于其他治疗组，接受复合水凝胶治疗的小鼠，爪部肿胀程度明显减轻，临床评分也最低。通过Micro-CT和组织学染色等检测手段可以发现，复合水凝胶能够有效地促进骨修复，显著抑制炎症因子的表达，对关节组织损伤也有明显的改善作用。

图 3：复合材料在类风湿关节炎小鼠模型中的治疗效果

总的来说，这项研究中研发的聚合物修饰DNA水凝胶，通过同时递送纳米酶和活线粒体，针对类风湿关节炎的两大关键病理机制 慢性炎症和免疫细胞代谢发挥作用。它既能够高效清除类风湿关节炎微环境中的ROS，减轻炎症反应，又能借助线粒体转移恢复细胞的能量代谢，从源头上抑制ROS的产生，进而促进组织的修复。这一创新性的疗法为类风湿关节炎的精准治疗开辟了新的路径，也为生物材料在医学领域的应用拓展了新的方向。随着后续研究的持续推进，有望为广大类风湿关节炎患者带来更有效的治疗方案。（100yiyao.com）

参考文献：

Wang F, Han Y, Zhou Q, et al. Polymer-modified DNA hydrogels for living mitochondria and nanozyme delivery in the treatment of rheumatoid arthritis.Bioact Mater. 2025;47:448-459. Published 2025 Feb 12. doi:10.1016/j.bioactmat.2024.12.027

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