高尿酸血癥(hyperuricemia)是指由嘌呤代謝紊亂(或)尿酸排泄障礙所導(dǎo)致血尿酸增高,細(xì)胞外液尿酸鹽呈現(xiàn)超飽和的狀態(tài)。長期尿酸過高會(huì)引發(fā)痛風(fēng),增加心腦血管疾病、代謝綜合征及腎臟疾病病人的死亡率,同時(shí)血尿酸水平與動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓、腦卒和糖尿病等的發(fā)生率呈正相關(guān)關(guān)系。目前治療或緩解高尿酸血癥的藥物較少,主要包括:1)促進(jìn)尿酸排泄藥物—通過干擾腎小管對(duì)尿酸的吸收而增加尿酸排泄,常見藥物包括苯溴馬隆、丙璜舒、磺吡酮等;2)阻斷尿酸合成類藥物—通過抑制黃嘌呤氧化酶的活性,阻斷尿酸的產(chǎn)生路徑,從而使嘌呤分解的產(chǎn)物以黃嘌呤和次嘌呤形式排出,具體藥物包括別嘌呤醇、非布索坦、托匹司他等。但上述藥物仍存在一定程度的副作用,包括藥物不良反應(yīng)和累積的肝臟毒性等。
尿酸酶(UOX)是一種高效的氧化酶,其可以特異性催化尿酸(UA)轉(zhuǎn)化為水溶性更高且更易排出的尿囊素。目前基于UOX的治療策略是治療高尿酸血癥的有效方法。但是UOX具有許多固有的缺點(diǎn),如穩(wěn)定性差、直接施用易被體內(nèi)系統(tǒng)清除等。另外尿酸降解過程中有毒中間體(H2O2)的積累會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的毒副作用。目前人們探索出許多遞送尿酸酶的方案來克服上述限制(如PEG、脂質(zhì)體、聚兩性離子聚合物等),然而這些策略并不能保證外源性UOX在體內(nèi)持久而快速地發(fā)揮效能。
圖1. 基于血紅細(xì)胞和MOF-級(jí)聯(lián)酶(UOX-CAT)的人工生物雜化體用于治療高尿酸血癥的示意圖
針對(duì)以上挑戰(zhàn),華南理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院朱偉教授團(tuán)隊(duì)基于納米粒子模塊化組裝的思想,開發(fā)出了全新的血紅細(xì)胞藥物載體用于高尿酸血癥的治療(圖1)。以功能納米顆粒作為構(gòu)筑基元,通過模塊化組裝方式將其可控組裝于血紅細(xì)胞表面形成全新裝甲紅細(xì)胞生物雜化體。除了通過納米材料模塊化組裝來增強(qiáng)紅細(xì)胞抵抗性,封裝在ZIF-8納米顆粒中的級(jí)聯(lián)酶(UOX-CAT)也可以快速且持久地降低血液尿酸水平。當(dāng)靜脈注射裝甲紅細(xì)胞生物雜化體后,血液中的尿酸小分子可以接觸到紅細(xì)胞表面,并在UOX-CAT級(jí)聯(lián)催化反應(yīng)中進(jìn)行有效降解,而紅細(xì)胞的周圍高氧環(huán)境可以進(jìn)一步加速UA降解。同時(shí),受益于 ZIF-8 的封裝和對(duì)紅細(xì)胞的搭便車效應(yīng),封裝的UOX將避免體內(nèi)蛋白酶的快速降解和系統(tǒng)清除,從而有效保持其內(nèi)在活性,實(shí)現(xiàn)持久催化。
圖2. 血紅細(xì)胞和MOF-級(jí)聯(lián)酶的人工生物雜化體提升UOX的穩(wěn)定性
圖3. 血紅細(xì)胞和MOF-級(jí)聯(lián)酶的人工生物雜化體保持有紅細(xì)胞原有結(jié)構(gòu)和功能
圖4. 血紅細(xì)胞和MOF-級(jí)聯(lián)酶的人工生物雜化體機(jī)械性能表征
圖6. 血紅細(xì)胞和MOF-級(jí)聯(lián)酶的人工生物雜化體的體內(nèi)藥效和毒性的評(píng)估
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202305126
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