中国之声｜中国医科大学附属第一医院张含教授：AMD无创治疗时代启航！新生血管靶向的维替泊芬仿生纳米滴眼液问世
【编者按】
年龄相关性黄斑变性(AMD)是目前常见的眼底疾病，有干性AMD和湿性AMD(wAMD)两种类型，严重威逼着老年人群的视力。针对干性AMD暂无有效的治疗方法，wAMD的治疗以玻璃体腔注射抗血管内皮生长因子(VEGF)药物为主，需长期给药。鉴于玻璃体注射存在一定的风险，追求更加安全、有效、无创的治疗方法一直是科学家们努力的方向。近期，中国医科大学附属一院张含教授团队、芬兰奥博学术大学张宏博教授团队和沈阳药科大学张宇教授团队的科学家们研究 1 了一种滴眼液用于AMD的无创治疗，研究成果近期发表于 Chemical Engineering Journal（1区，IF 16.744） 杂志，让我们一睹为快。
进化、超越与突破，纵看wAMD治疗方式的精益求精之路
相较干性AMD，wAMD对视力的损害更为严重。wAMD的特征是脉络膜内新生血管反常生长，随后出现渗漏或出血，造成黄斑病理改变进而威逼视力。wAMD是一种多因子相关的疾病，血管内皮生成因子(VEGF)在其病理发生发展过程中起重要的作用。随着眼科治疗设备与技术手段的革新，目前wAMD的治疗手段多样化，包括抗VEGF药物注射、激光光凝、光动力治疗(PDT)、放射治疗、手术治疗等。玻璃体腔内注射抗VEGF药物是目前wAMD的准则治疗方法，取得了不俗的效果，但人们仍然期看能在此基础上挖掘更安全、无创且效果更好的治疗手段。
PDT是通过激光照射后光敏剂产生的纯氧，引发血小板活化、血栓形成和照射病灶内脉络膜新生血管的抉择性闭塞。目前，PDT治疗的药物之一维替泊芬(VP)已被FDA批准用于AMD的临床治疗，该药物可对波长为689 nm的非热红光产生反应，刺激一过性纯氧和氧自由基的产生，终止新生血管的渗漏。然而，VP目前是静脉给药，这将导致全身光毒性和药物利用度低，严重阻碍了VP用于wAMD治疗。因此，开发一种通过非侵略给药，同时具备新生血管靶向性和高眼后段渗透性的制剂具有非常重要的意义。在追求安全与有效更进一步升级的方向上，眼科学者以精益求精的精神又进行了更为创新的探索。
◆ 低密度脂蛋白(LDL)作为一种内源性物质，由脂核和载脂蛋白B-100 (ApoB)组成，具有生物相容性、半衰期长、生物降解性强、载药能力高等优点。LDL具有天然靶向新生血管的特性，在新生血管内皮细胞表面，LDL受体比正常内皮细胞高表达近10倍。在wAMD中，LDL受体在新生血管部位过表达，但在其他健康内皮细胞中没有过表达。因此，LDL是一种潜在的高级载体，可将VP靶向运输并用于wAMD的PDT治疗。由于天然LDL的可用性有限，且在分别天然LDL时轻易发生感染，因此需要制备重组LDL (rLDL)。rLDL具有与天然LDL相似的生物组成和结构，可作为VP的传递载体。
◆ 眼部无创给药，如滴眼液，是眼病患者最耐受的治疗方式。然而，wAMD是一种眼后节疾病，动态和静态眼屏障是药物在穿透运输过程中面临的严重挑战。细胞穿透肽(CPPs)是一种阳离子肽，是药物传递的有效方法，既可以穿透生物膜，又可以携带载体进进细胞。细胞穿透肽Penetratin具有双亲性和PPII螺旋结构，可以增加药物在静态眼屏障的穿透率，提高药物的传递效率。
基于以上基础，Meixin Ran等通过多种体外模型，对一种用于wAMD无创治疗的仿生纳米滴眼液进行了研究。研究人员抉择人脐静脉内皮细胞(HUVEC)作为血管生成的模型细胞，视网膜色素上皮细胞(ARPE)作为健康对比。将光敏剂VP保护在rLDL载体的疏水核心内，进而将5-羧基荧光素(FAM)偶联的一种共轭穿膜肽PEN锚定在rLDL载体的表面，使纳米颗粒(PEN-rLDL-VP)能够穿过血-视网膜屏障。PEN- rLDL-VP可以有效地将VP递送到过表达LDL受体的新生血管中，进而对激光诱导的PDT产生反应。（图1）
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图1. PEN-rLDL-VP的构成及其局部使用治疗wAMD的示意图
多项体外实验皆显示维替泊芬仿生纳米滴眼液具备良好的有效性与安全性
在体外细胞模型中发现，这种纯纳米载体的细胞毒性可以漠视不计，具有良好的生物相容性。rLDL系统是一种很有效的向新生血管靶向输送VP的系统，PEN的修饰可以进一步增强NPs的摄取能力，且不改变LDL受体介导的摄取通路。rLDL-VP和PEN-rLDL-VP在HUVEC中的摄取呈时间依靠性。PEN-rLDL-VP可以成功地将VP传递到HUVEC细胞，产生促凋亡作用。PEN-rLDL-VP和rLDL-VP在近红外辐射下均能显著抑制HUVEC细胞的生长，PEN修饰能增强其抑制造用。维替泊芬仿生纳米滴眼液不会对正常眼组织造成损伤。PEN-rLDL-VP在激光作用下HUVEC细胞可以产生更多的1O 2 , PEN的存在可以增强细胞内摄取并导致更多1O 2 的产生，并对血管形成过程中的细胞迁移和成管能力产生显著的抑制造用。（图2）
图2 (A)在激光照射和不照射下，rLDL-VP和PEN-rLDL-VP (VP, 4 μg·mL-1)细胞内产生1O2 。(B)荧光强度定量。(C) PEN-rLDL-VP(激光，VP, 4 μg·mL-1)(D) 8小时Matrigel上每孔管形成的总管数的代表图像。绿色线表达总长度，粉红色点表达连接，黄色圆圈表达网格。(E, F, G)每孔总管数、(E)总长度、(F)结数、(G)总网格数的量化(* P 0.05， ** P 0.01， *** P 0.001n = 3)。
在激光致小鼠脉络膜损伤模型中，PEN-rLDL-VP可减少血管渗漏，抑制脉络膜新生血管的形成，大大减少血管渗漏。PEN-rLDL-VP还可以显著抑制VEGF和ICAM-1的过表达，从而抑制新生血管的形成、缓解炎症反应。
利用兔子对维替泊芬仿生纳米滴眼液进行的眼部刺激实验发现，rLDL-VP和PEN-rLDL-VP给药后，角膜(上皮、基质、内皮)、结膜(杯状细胞、基质)、视网膜(GCL、IPL、内丛层、INL、内核层、OPL、外丛层、ONL、外核层、RPE、视网膜色素上皮、Chro、脉络膜)均未见明显反常转变，形态完全。这阐明rLDL-VP和PEN-rLDL-VP都是安全的，没有眼部刺激的发生，眼部给药具有良好的生物相容性。（图3）
图3 (A) 不同眼部组织中(角膜、虹膜、巩膜、视网膜-脉络膜、房水、晶状体)，rLDL-VP滴眼液、PEN-rLDL-VP滴眼液、rLDL-VP静脉注射、PEN-rLDL-VP静脉注射后的曲线下面积。(B) rLDL-VP滴眼液、PEN-rLDL-VP滴眼液、rLDL-VP静脉注射、PEN-rLDL-VP静脉注射后视网膜-脉络膜中VP的平均浓度。(C)健康组、未治疗组、rLDL-VP组和PEN-rLDL-VP组第24天眼底荧光血管造影的代表性样本和第24天CNV区域的定量分析。(* P 0.05， *** P 0.001, n = 3) (D)第28天各实验组HE染色视网膜切片图像(400 ×)，n = 3。(E) 第28天rLDL-VP和PEN-rLDL-VP对CNV疾病模型VEGF和ICAM-1蛋白表达的影响及ImageJ软件Western blot分析的定量结果。(n = 3， * P 0.05， ** P 0.01) (F)生理盐水、rLDL-VP、PEN-rLDL-VP对家兔角膜损伤的眼刺激试验。(钴蓝光与荧光素钠)。(G)生理盐水、rLDL-VP、PEN-rLDL-VP角膜、结膜和视网膜的组织学检查，n = 3。
小结
鉴于以上结果，研究者认为这种新型靶向滴眼液获得了成功。借助rLDL系统及其介导的细胞靶向内吞作用，将VP靶向传递到新生血管的部位；PEN能有效提高VP穿透性，促进VP通过滴眼进进眼后段。维替泊芬仿生纳米滴眼液具有VP封装的高效性、PEN增强的穿透性和LDL受体介导的靶向能力，具有良好的生物相容性和治疗有效性，不但为wAMD的光动力疗法提供了一种极具吸引力的非侵略给药策略，而且这种生物启发的纳米递送系统对其他眼底疾病的无创治疗也具有重要的借鉴意义。
参考文献
1.Meixin Ran, Yaxin Deng, Jiaqi Yan, Anan Zhang, Ying Wei, Xiaowen Li, Haibing He, Jingxin Gou, Tian Yin, Xing Tang, Jun Kong, Han Zhang, Hongbo Zhang, Yu Zhang.Neovascularization-directed bionic eye drops for noninvasive renovation of age-related macular degeneration,Chemical Engineering Journal,Volume 450, Part 3,2022,138291,ISSN 1385-8947.
研究团队介绍
本研究的团队包括中国医科大学附属一院张含教授团队、芬兰奥博学术大学张宏博教授团队和沈阳药科大学张宇教授团队的科学家们，为本研究做出了卓著的奉献。
张含教授简介
医学博士，教授，主任医师，硕士研究生导师
日本九州大学日本学术振兴会特殊研究员
中国微循环学会眼微循环专业委员会眼底病学组常委
中华医学会眼科分会眼病理学组委员
中国医师协会眼科医师分会眼病理专业委员会委员
辽宁省生命科学学会眼科学与眼视光学分会眼外伤专业委员会副组委
辽宁省生命科学学会眼科学与眼视光学分会眼底病专业委员会常委
辽宁省医学会眼科分会青年委员
中国PCV联盟核心成员
首批中国眼科未来领导项目（LDP）成员
Edorium Journal of Ophthalmology杂志编委
主持、参与多项研究课题，在 American Journal of Ophthalmology, RETINA 等杂志发表论文多篇
张宏博教授简介
张宏博现任芬兰奥博学术大学制药系Tenure Track副教授。师从美国科学院、工程院和艺术与科学学院三院院士，哈佛大学David A. Weitz教授。在微流体及纳米医学、药物靶向递送、基因治疗和生物制药等领域取得了一系列的创新性成果。先后在英国、美国、比利时，芬兰等国多个国家级实验室进行了长/短期的科研工作，取得了一系列具有国际学术影响力的研究成果。在 Science Advances, Advanced Materials, Nature Communications, PNAS, Cell Reports 等杂志发表SCI 论文超过150 篇，总影响因子超过1600，谷歌学术统计总引用量达7500次，论文h-index达51。并担任 Smart Medicine (Wiley) 期刊执行主编， Research (Science子刊，一区，影响因子11), Smart Materials in Medicine, Engineered Regeneration 等杂志副主编， Bioactive Materials （影响因子 16.44）等杂志的编辑委员会成员，是 Chemical Reviews, Nature Reviews Clinical Oncology, Science Advances, Nature Communication, PNAS, Advanced Materials，ACS Nano 等期刊的审稿人。
张宇教授简介
张宇，沈阳药科大学药剂学专业教授，博士生导师，药学院副院长，中国药学会-以岭生物医药青年奖获得者，华海药业青年学者创新基金获得者，沈阳市中青年科技创新人才支持计划获得者，中国颗粒学会青年理事会理事，中国颗粒学会生物颗粒专业委员会委员，辽宁省“百千万人才工程”百人层次，辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才，辽宁省工程系列医药行业和卫生系列医药行业高级职称评审委员会专家，沈阳市政协委员，沈阳市高层次人才，沈阳市科技评审专家，沈阳市科技创新智库评审专家，沈阳市药品安全应急治理专家，沈阳市中级人民法院知识产权技术调查官，全国药学专业学位研究生优异学位论文指挥教师，辽宁省优异硕士学位论文指挥教师。主要从事眼部给药系统、肿瘤递药系统和炎症靶向给药系统研究。目前作为负责人承担了十三五重大新药创制、国家自然科学基金、中国博士后科学基金、辽宁省自然科学基金等22项；作为骨干成员承担了10余项新药的研发工作，开发的多个创新制剂，显著改良了患者的顺应性，解决了临床使用中的系列要害技术难题，具有较强的临床使用和转化价值。相关研究成果申请发明专利29项，其中18项获得专利授权（PCT专利1项），以第一作者或通讯作者在 JCR、CEJ 等国内外知名期刊发表论文40余篇，参编参译《制剂工艺放大》等专著3部。曾荣获辽宁省科技进取奖，沈阳市科技进取奖，辽宁省自然科学学术成果奖等多项殊荣。
END
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（来源：《国际眼科时讯》编辑部）
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