銀屑病是一種慢性、非傳染性的皮膚病，表現(xiàn)為紅色斑塊覆蓋銀色鱗屑，常伴有瘙癢或疼痛等顯著不適。銀屑病患者的皮膚病變區(qū)域表現(xiàn)出異常升高的活性氧（ROS）水平，這些高水平的ROS會引發(fā)氧化應(yīng)激和DNA損傷，進(jìn)而加劇皮膚炎癥、角質(zhì)形成細(xì)胞異常增殖和分化。然而，生理水平的ROS在細(xì)胞信號傳導(dǎo)、細(xì)胞生長調(diào)控、分化和免疫反應(yīng)中起著至關(guān)重要的作用。因此，精確調(diào)控銀屑病病變區(qū)域的ROS水平對于防止組織進(jìn)一步惡化和緩解癥狀具有重要意義。

銀屑病的免疫反應(yīng)主要由IL-17A驅(qū)動，IL-17A主要由Th17細(xì)胞分泌，通過作用于內(nèi)皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞等多樣細(xì)胞靶點，觸發(fā)一系列細(xì)胞內(nèi)事件，最終導(dǎo)致炎癥基因的上調(diào)、角質(zhì)形成細(xì)胞的過度增殖以及更多炎癥細(xì)胞向真皮層的聚集。因此，同時抑制IL-17A和清除ROS有望進(jìn)一步增強(qiáng)銀屑病治療的整體效果。

為了解決這一問題，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程研究所朱敦皖、張琳華、李方周研究員開發(fā)了一種基于補(bǔ)償效應(yīng)的ROS控制策略。DNA納米結(jié)構(gòu)在生理環(huán)境中比線性核酸分子更穩(wěn)定，因此制備了DNA納米結(jié)構(gòu)，并將其整合到微針（MN）中。這些納米結(jié)構(gòu)不僅能夠調(diào)節(jié)ROS水平，還能促進(jìn)IL-17A siRNA向銀屑病病變部位的遞送。研究結(jié)果表明，這種經(jīng)皮給藥系統(tǒng)能夠有效管理銀屑病微環(huán)境中的ROS水平，抑制細(xì)胞焦亡和異常免疫激活。此外，調(diào)節(jié)ROS水平還能增強(qiáng)IL-17A siRNA的治療效果，為銀屑病的原位治療提供了新的選擇。相關(guān)研究以“Compensatory effect-based oxidative stress management microneedle for psoriasis treatment”為題發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Bioactive Materials》上。

圖1. 核酸微針用于銀屑病治療的示意圖

首先通過設(shè)計四條互補(bǔ)的DNA單鏈及其堿基配對相互作用，成功構(gòu)建了DNA納米結(jié)構(gòu)，并通過結(jié)合siRNA的粘性末端實現(xiàn)了siRNA的負(fù)載。實驗證明，這種納米結(jié)構(gòu)比線性DNA具有更有效的ROS中和能力。通過聚丙烯酰胺凝膠電泳（PAGE）和原子力顯微鏡（AFM）驗證了DNA納米結(jié)構(gòu)的成功構(gòu)建和siRNA的負(fù)載。

為了增強(qiáng)藥物在皮膚中的滲透深度和保留時間，研究者將合成的FNA-siRNA負(fù)載到由透明質(zhì)酸（HA）制成的微針中。首先通過摩方精密面投影微立體光刻（PμSL）3D打印技術(shù)（nanoArch® S140，精度：10 μm）制備了微針模具，并通過離心和干燥獲得了微針貼片。實驗表明，微針貼片能夠有效穿透皮膚角質(zhì)層，并在高ROS環(huán)境中保持穩(wěn)定性。

圖2. 核酸藥物與微針的制備及其表征

DNA納米結(jié)構(gòu)在體外表現(xiàn)出顯著的ROS中和能力，能夠有效清除過量的ROS。此外，含有DNA納米結(jié)構(gòu)的組顯示出更高的M2/M1巨噬細(xì)胞比例，證實了其抗炎特性（圖3）。

圖3. 核酸藥物調(diào)控細(xì)胞內(nèi)ROS的能力

細(xì)胞焦亡是一種與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)的程序性細(xì)胞死亡機(jī)制，在銀屑病的發(fā)病機(jī)制中起著關(guān)鍵作用。實驗表明，DNA納米結(jié)構(gòu)能夠通過中和過量ROS和中斷NLRP3/Caspase-1/GSDMD信號通路，有效抑制細(xì)胞焦亡。

圖4. 核酸藥物對焦亡途徑相關(guān)蛋白的抑制作用

IL-17A主要由Th17細(xì)胞產(chǎn)生，通過與角質(zhì)形成細(xì)胞上的IL-17A受體結(jié)合，誘導(dǎo)抗菌肽和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)角質(zhì)形成細(xì)胞的增殖并吸引更多炎癥細(xì)胞到皮膚表面。實驗表明，負(fù)載siRNA的DNA納米結(jié)構(gòu)能夠有效降低IL-17A的表達(dá)，并減少角質(zhì)形成細(xì)胞分泌的炎癥因子，從而抑制細(xì)胞增殖。

圖5. 核酸藥物對IL-17A通路的抑制作用及藥物微針遞送效果示意圖

在銀屑病小鼠模型中，研究者評估了FNA-siRNA負(fù)載微針的治療效果。實驗結(jié)果表明，F(xiàn)NA-siRNA@MN能夠顯著緩解銀屑病癥狀，減少表皮增厚，并通過調(diào)節(jié)脾臟中的免疫細(xì)胞平衡，顯示出其免疫調(diào)節(jié)特性。

圖6. 核酸微針對銀屑病動物模型的治療效果

總結(jié)：本研究通過利用FNA-siRNA@MN的ROS中和和免疫調(diào)節(jié)特性，提出了一種有前景的銀屑病治療策略。這種創(chuàng)新的微針貼片不僅能夠有效管理銀屑病微環(huán)境中的ROS水平，還能通過調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞平衡，顯著緩解銀屑病癥狀。這一研究為銀屑病的治療提供了新的思路和方法，具有重要的臨床應(yīng)用前景。