炎症性肠病(IBD),包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC),是一类慢性特发性疾病,其特征是胃肠道(GI)的持续炎症,影响着全球数百万人[1],[2],并对医疗保健体系产生重大影响[3],[4]。最近的研究探讨了CD和UC的细胞和分子基础以及组织病理学特征,表明它们本质上是一种炎症性疾病[5],[6],[7],[8],[9],[10],[11],[12],[13]。在炎症区域,氧化应激、炎症介质、细胞因子、促炎酶、炎症细胞、细胞外基质(ECM)和肠道微生物之间相互作用,形成了肠道炎症微环境(IME)[14],[15]。尽管针对IME的免疫抑制疗法(例如抗TNF治疗)已经取得了很大进展,但这些方法远非完美[11],[16]。数据显示,抗TNF治疗的非反应率高达40%,且缓解效果不持久[11],[17],因此需要为患者寻找替代治疗方案。患者对抗TNF治疗无反应的一个关键机制是促炎性髓系细胞(尤其是炎症性单核细胞/巨噬细胞和中性粒细胞)和炎症性成纤维细胞的持续激活,这些细胞通过上调TNF非依赖性细胞因子(如IL1B、IL6和OSM)来逃避TNF的阻断[11],[12],[18],[19]。
髓系细胞是炎症病灶中活性氧(ROS)的主要来源,这主要通过NADPH氧化酶和功能失调的线粒体电子传递链实现[20],[21]。越来越多的证据表明,高水平的ROS作为效应因子,导致组织氧化损伤,并通过正反馈循环调节NF-κB和NLRP3炎症小体通路,从而形成“炎症-ROS-更多炎症”的恶性循环[22],[23],[24]。
针对IME的纳米疗法的最新进展显示出治疗IBD的潜力,这些疗法利用了纳米材料自身的酶样催化特性(如清除ROS)和靶向递送策略[15],[25],[26],[27],[28],[29],[30],[31],[32],[33]。普鲁士蓝纳米颗粒(PBNPs)因其强大的ROS清除能力(通过SOD/CAT/POD酶模拟活性)和优异的生物相容性而成为有前景的治疗候选物[34],[35],[36],[37]。我们假设将PBNPs与抗TNF抗体结合使用,可以通过协同中和TNF和持续清除ROS来增强整体抗炎效果。因此,我们描述了一种英夫利昔单抗-普鲁士蓝纳米颗粒结合物(PB@IFX),以改善IBD的治疗效果。英夫利昔单抗是一种广泛使用的抗TNF抗体[38]。PB@IFX可以通过EPR(增强渗透性和滞留)效应和英夫利昔单抗介导的靶向作用,在炎症病灶处积累药物,从而减少脱靶效应。这种协同抗炎效果显著增强了对抗2,4,6-三硝基苯磺酸盐(TNBS)诱导的慢性炎症的作用(如图1所示)。然而,缓解期间的细胞动态和异质性仍不甚清楚。因此,我们采用了单细胞RNA测序(scRNA-seq)来表征PB@IFX治疗后的IBD炎症微环境。我们的目标是设计一种可以通过多种机制缓解肠道炎症的纳米疗法,并建立一个TNBS诱导的慢性结肠炎模型的细胞谱型,为临床前研究提供概念验证的治疗图谱。