利用聚阳离子清除核酸治疗系统性红斑狼疮

Systemic lupus erythematosus (SLE) is autoimmune disease characterized by B cell hyperactivity and the production of auto-antibodies which has an aberrant interaction with endogenous nucleic acids released from dead and dying cells. The use of nucleic acid-binding polymers (NABPs) to prevent activation of pro-inflammatory immune cells by neutralizing extracellular, pro-inflammatory nucleic acids (NA) or NA-associated complexes is a new and innovative approach to treat SLE. To develop more biocompatible and efficacious NABPs that can scavenge pro-inflammatory nucleic acids, a series of polycation with poly(ethylene oxide) backbone and PAMAM dendrimer side chains is planned to be synthesized. The chain length and charge density of the polycation could be easily adjusted, which could help us to establish the reliable structure-property relationship. By incubating cells with the polycation and nucleic acids, the inhibition of Toll-like receptor (TLR) activation by polycation would be evaluated in vitro. We propose to further evaluate the best polycations in the SLE animal model.

系统性红斑狼疮（SLE）是一类全身性自身免疫疾病，它是由B细胞的异常活性所产生的核酸自身抗体对死细胞释放出的核酸的异常免疫识别所引起的。聚阳离子由于与核酸的结合能力较强，通常作为基因治疗的载体，在体外与核酸复合后输送入体内，促进具有治疗效果的核酸到达病灶处发挥疗效。而本项目则是基于聚阳离子能够有效结合核酸这一特点，利用聚阳离子清除死细胞释放到细胞外的核酸，抑制免疫复合物的生成，是一种治疗SLE的新方法。本项目拟通过合成一类主链为聚氧乙烯，侧链为聚酰胺胺（PAMAM）树枝状大分子的聚合物，寻找具有更低毒副作用，更好核酸清除能力的聚阳离子。通过控制主链长度和侧链PAMAM树枝状大分子代数，可以方便地调控聚阳离子的主链长度和电荷密度。在核酸存在的情况下，通过观察聚阳离子抑制细胞因子分泌的情况在体外评价其对SLE的疗效，并选择效果优异的聚阳离子在SLE小鼠模型中进行体内试验。

Toll样受体（TLRs）可以通过识别细菌等外源性的核酸并引发免疫反应，保护机体免受细菌和病毒的攻击。TLRs的异常识别则会引起多种自身免疫性疾病和炎症疾病，包括风湿性关节炎，粥样动脉硬化，系统性红斑狼疮等。聚阳离子由于与核酸的结合能力较强，通常作为基因治疗的载体，在体外与核酸复合后输送入体内，促进具有治疗效果的核酸到达病灶处发挥疗效。本项目基于聚阳离子能够有效结合核酸这一特点，利用聚阳离子清除死细胞释放到细胞外的核酸，抑制免疫复合物的生成，从而起到抑制自身免疫性疾病症状的目的。本项目中采用聚己内酯作为主链，以PAMAM为侧链，合成了生物可降解的树枝化聚阳离子。聚己内酯可以通过可控开环聚合得到，不但可以有效地控制所得到聚阳离子的链长，并且聚己内酯是一种在生物医药领域广泛应用的聚酯，具有良好的生物相容性和生物降解性。使用聚己内酯为主链，结合PAMAM侧链，在保证高电荷密度同时可以有效降低细胞毒性，更加适合作为核酸清除聚合物在体内应用。该聚阳离子除了具有高度的结构可控性之外，PCL主链还赋予了其生物可降解性。因此该类据阳离子具有较低的细胞毒性。通过对主链长度和侧链PAMAM代数进行调节可以发现，聚阳离子与DNA的结合能力主要与电荷密度有关，随着电荷密度的增加，聚阳离子与DNA的结合能力提高，稳定性增加。通过报告细胞及类风湿性关节炎病人原代细胞在体外证明了PCL-g-PAMAM聚阳离子能够抑制TLR9的激活。PCL-g-PAMAM聚阳离子能够被动富集在胶原诱导的关节炎(CIA)类风湿性关节炎大鼠模型的关节处并且其靶向效果随着链长和电荷密度的增加而增加。最后我们在CIA类风湿性关节炎大鼠模型上证明了PCL-g-PAMAM聚阳离子能够有效抑制大鼠的关节肿胀，滑膜肿大，软骨及骨组织损伤，具有良好的体内抗炎效果，是一类治疗类风湿性关节炎的潜在药物。