作者包括：Ju Yahan、Lu Hengli、Liu Siwei、Chen Xirui、Ni Ni、Su Yun、Liu Yan、Zhang Dandan、Chen Moxin、Huang Rui、Zhang Jing、Xiang Huijing、Chen Yu、Tang Zhimin、Gu Ping
氧化应激引起的视网膜色素上皮（RPE）退化是大多数视网膜退行性疾病的病理基础，尤其是干性年龄相关性黄斑变性（AMD）。目前针对这些疾病的治疗策略仍处于初级阶段，且效果尚不理想。在本研究中，设计了一种掺铈的钼基多金属氧化物（MoCe）纳米簇（NCs）作为抗氧化纳米催化剂，以抑制氧化应激引起的RPE退化及随后的视网膜损伤。合成的MoCe NCs具有显著的活性氧（ROS）清除能力，并表现出优异的体内生物相容性。在RPE退化的小鼠模型中，单次玻璃体内注射MoCe NCs能有效抑制RPE的氧化退化，并显著保护视网膜结构和视觉功能。通过高通量测序结合生物信息学分析发现，MoCe的给药主要恢复了与DNA修复相关的基因表达，并通过抑制JNK/c-Jun信号通路来抑制氧化应激诱导的细胞凋亡。其理想的生物相容性和显著的保护作用使MoCe NCs成为对抗RPE退化相关视网膜疾病（尤其是AMD）的有前景的纳米药物。
在健康的视网膜中，位于脉络膜毛细血管和感光细胞之间的视网膜色素上皮（RPE）作为血-视网膜屏障（BRB）的外层屏障，为感光细胞提供营养支持，参与视黄醇视觉循环，并清除视网膜中的代谢废物[1]。因此，一系列眼部疾病（尤其是年龄相关性黄斑变性（AMD）中的RPE功能障碍会影响邻近感光细胞的存活，最终导致视力受损甚至失明。AMD是老年人不可逆失明的主要原因。45-85岁人群中AMD的全球发病率约为8.7%[2]，预计到2040年全球AMD患者数量将达到2.88亿[3]。根据是否存在新生血管，AMD通常分为干性AMD和湿性AMD。其中，干性AMD（也称为萎缩性AMD）占AMD患者的约90%[4]，这与氧化应激损伤的RPE密切相关。
视网膜是一种高耗氧组织，由于其高代谢率和氧张力而容易受到氧化应激的影响。各种刺激导致的ROS水平升高可对视网膜中的多种生物分子（如蛋白质、脂质和核酸）造成氧化损伤。目前普遍认为，活性氧（ROS）的过度积累是氧化应激诱导的RPE退化的主要病理机制之一[5],[6]。氧化应激相关的转录和蛋白质变化会干扰RPE和感光细胞的正常生理过程。多项研究表明，抗氧化疗法（尤其是叶黄素/玉米黄质）具有减缓视网膜退化的潜力。然而，在长期年龄相关性眼病研究2（AREDS2）中，添加叶黄素/玉米黄质仅带来了微小的绝对益处，将进展为晚期AMD的10年概率降低了1.1%（从49.0%降至47.9%）[7]。这表明，尽管抗氧化疗法具有很大的理论潜力，但现有抗氧化剂在实际应用中存在一定的局限性。因此，探索和开发具有更有效和持久抗氧化特性的新型药物对于治疗由RPE退化引起的视网膜疾病尤为重要。
近年来，催化抗氧化疗法成为最具吸引力的生物医学领域之一，具有逆转靶标病理过程的潜力[8],[9],[10]。特别是具有特定电子结构的纳米催化剂，能够模拟天然酶（如超氧化物歧化酶（SOD）或过氧化氢酶（CAT）在体内的活性，已在多种氧化应激相关疾病（如缺血性中风、缺血性心脏病和炎症性肠病）中得到广泛应用[11],[12],[13]。与天然抗氧化酶相比，纳米催化人工酶更加稳定，能够穿透包括血-视网膜屏障在内的生理屏障，便于细胞吸收[14]。多金属氧化物（POMs）作为一种氧簇阴离子，包含一种或多种过渡金属（如钼（Mo）、钨（W）和铊（Ta）。这些金属阳离子通过与其最高氧化态的氧原子结合形成多面体结构[15],[16]。POMs具有丰富的元素组成和多样的结构变化，为生物医学应用提供了潜在的可能性[17],[18],[19],[20]。尤其是基于钼的POMs（如钼蓝（MB）），因其独特的轮状结构，在肿瘤[18],[19]或炎症性疾病[21],[22]领域备受关注。MB的轮状结构通常由{Mo8}主要构建块组成，这些构建块基于五边形的{Mo(Mo)5}单元，并通过{Mo2}和{Mo1}单元作为连接链接，形成典型的十四聚体{Mo154[23],[24]。由于铈（Ce）理想的生物相容性和可变的价态，基于Ce的纳米药物表现出出色的ROS清除能力，被广泛探索为治疗包括视网膜退化在内的炎症性疾病的潜在策略[25],[26]。然而，纳米铈的水溶性较差，限制了其临床应用。有趣的是，MB中的{Mo2}连接单元可以通过一步反应被三价镧系元素（如Ce3+）替代，从而赋予MB新的物理化学性质（如催化性质）[27]。
在本研究中，我们设计了掺铈的钼蓝（MoCe）纳米簇（NCs）作为对抗氧化应激介导的RPE退化的纳米催化治疗剂。合成的MoCe NCs具有典型的MB轮状结构、优异的水溶性和良好的生物相容性，使其成为生物医学应用的理想候选者。通过探索其治疗潜力和潜在的分子机制，我们发现MoCe NCs能够在体外和体内有效缓解氧化应激引起的RPE退化，通过抑制ROS/JNK/c-Jun介导的细胞凋亡级联反应，从而保护RPE和视网膜的结构和功能（图1）。我们的发现不仅强调了这些纳米材料作为治疗剂的潜力，还开创性地探讨了多金属氧化物（POMs）在治疗RPE相关视网膜退化中的可行性，标志着纳米疗法领域的重要进展。
MoCe NCs的制备与表征
MB的轮状结构通常由{Mo8}主要构建块组成，这些构建块基于五边形的{Mo(Mo)5}单元，并通过{Mo2}和{Mo1}单元作为连接链接[23],[24]。在本研究中，MB轮状结构中的{Mo2}连接单元被Ce3+离子替代，该过程简单易行，适合大规模生产。掺铈的MB {Mo90Ce10}（MoCe）NCs由十个{Mo8}单元组成。
结论
RPE中的氧化应激是视网膜退化的一个基本早期病理过程。在本研究中，设计的纳米药物MoCe NCs利用其内在的催化特性，通过抑制ROS积累来缓解RPE中的氧化应激。DFT计算表明，与模板{Mo154} NCs相比，MoCe NCs在消除•OH和O2•−自由基的限速步骤中的自由能变化显著降低。
MoCe NCs的合成与表征
MoCe NCs采用简化的一步反应法合成，方法参考了先前的研究[50]。具体步骤如下：将20 mg CeCl3·7H2O和3 mg肼二盐酸盐（[N2H4]·2HCl）溶解在4.5 mL水中，然后加入0.4 mL 1M HCl并搅拌。提前将50 mg Na2MoO4·2H2O溶解在0.5 mL水中，再加入上述混合物中。反应体系的pH值稳定后调整为1.8。在室温下搅拌10分钟后……
作者贡献声明
Huijing Xiang：概念构思、监督、撰写——审稿与编辑。
Yahan Ju：概念构思、数据管理、正式分析、资金获取、实验设计、方法学、资源协调、验证、数据可视化、初稿撰写——审稿与编辑。
Jing Zhang：资金获取、资源协调、监督。
Rui Huang：正式分析、方法学。
Ping Gu：概念构思、资金获取、监督、撰写——审稿与编辑。
Moxin Chen：正式分析。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
数据获取
本研究的主要数据支持材料见论文和补充信息。研究过程中生成的原始和分析数据集可应要求向相应作者索取。
致谢
本研究得到了中国国家重点研发计划（项目编号2022YFA1105502）、国家自然科学基金（项目编号82271123、82371102、82401250）、上海市科学技术委员会（项目编号23ZR1438200、20DZ2270800）、中国初级卫生保健基金会（项目编号CT202202100018）、上海浦江计划（22PJD036）、上海交通大学2030计划（WH510363002/005）以及第九人民医院的基础研究基金的支持。
