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高水平的游离细胞DNA（cfDNA）可诱发银屑病。目前，银屑病的治疗存在渗透困难、抑制正常免疫、皮肤刺激等缺点。本研究采用双胍类壳聚糖微针（BGC-MNs），通过皮肤屏障从真皮中去除cfDNA，治疗银屑病（图1）。比较了不同双胍含量的壳聚糖对DNA结合能力、生物相容性和炎症抑制的影响，发现含20%双胍（BGC2）的壳聚糖的整体性能最好。在体外，BGC2能有效清除cfDNA，抑制炎症因子的产生。由BGC2制成的BGC-MN具有良好的力学性能和溶解度。在体内，BGC-MNs可清除cfDNA，降低真皮内炎症因子水平，对银屑病小鼠有良好的治疗作用。这些结果提示BGC-MNs在清除cfDNA和发挥抗炎作用方面为治疗银屑病提供了一种新的途径。


图1.通过清除银屑病皮肤的cfDNA进行局部治疗的示意图
阳离子聚合物可以清除血液中的cfDNA。壳聚糖是一种阳离子聚合物，同时其高分子间力为其穿透皮肤提供力学基础，有望用来清除真皮中的cfDNA。作者用双胍对壳聚糖进行修饰，增强其阳离子强度和水溶性。通过调节双胍类物质的含量，制备了一系列具有不同dna结合能力的双胍类壳聚糖（BGC）,并通过体外实验对三种BGC进行比较，结果如图2。

图2.(A)-(C)不同质量比下与BGC1、BGC1、BGC3和BGC3在水、胎牛血清和肝素中ctDNA的电泳迁移率延迟测定。(D)和(E)不同浓度的BGC1、BGC2和BGC3对RAW 264.7细胞系和L929细胞系的细胞毒性。(F)不同浓度的BGC1、BGC2和BGC3处理后的红细胞的溶血率。



BGC对cfDNA驱动炎症反应的影响研究中，作者通过研究BGC引起巨噬细胞极化为M2型抗炎细胞比率和其标志物CD206的表达来评估BGC的抗炎作用，又用酶联免疫吸附试验评估了RAW 264.7细胞中炎症细胞因子（TNF-α和IL-6）的水平变化，发现BGC抑制炎症细胞因子的分泌，其中BGC2最优。体内外细胞毒性实验结果证实BGC2具有低细胞毒性，可用于进行后续的细胞和动物实验（图3）。



图3. (A)流式细胞术检测BGC1、BGC2和BGC3处理RAW 264.7细胞4 h. (B) CD206对巨噬细胞的影响结果。(C) BGC1、BGC2和BGC3抑制了RAW 264.7细胞(D) CLSM图像中TNF-α的表达，放大图像显示培养4h后RAW 264.7细胞内cfDNA和BGC2在细胞内定位。cfDNA与BGC2的共定位表现为白色斑点。


BGC2-MNs的表征研究结果BGC2-MNs的力学性能和高度足以保证皮肤插入效果，同时其溶解性能良好，能有效治疗银屑病患者（图4）。







图4. (A)BGC2-MNs和rhob负载的BGC2-MNs的亮场图像和荧光图像。BGC2-MNs的(B) SEM图像。(C)BGC2-MNs的力学行为。(D)装载rhob的BGC2-MNs刺穿猪皮肤的照片。(E)光学相干断层扫描观察插入BGC2-MNs后小鼠皮肤的恢复情况。(F)FITC标记的BGC2-MNs和FITC标记的BGC2在不同时间点穿透猪皮肤的荧光显微镜图像。



采用银屑病样小鼠模型来评价BGC2-MNs的体内治疗效果。文章比较了涂层(BGC2组）、微针(BGC2-MNs组）或临床药物钙三醇软膏的治疗效果，发现BGC2-MNs组的治疗效果优于其他两组如图5所示。银屑病治疗后炎症特征研究发现，经三组治疗方案治疗后，BGC2组、临床药物钙三醇软膏都使脾脏肿大，炎症因子水平高于正常水平，而BGC2-MNs组脾脏重量分数和炎症因子水平与健康小鼠一致（图6）。
图5. (A)治疗期间各组的代表性皮肤表面形态。(n = 5).(B)小鼠背部皮肤红斑累积评分、量表、厚度评分。治疗后背部皮肤的(C) H&E染色。（图中黑色虚线是为了区分表皮、真皮和皮肤皮下组织）(D)和(E)H&E染色切片中小鼠背部皮肤表皮和真皮的厚度分析。
 

图6.第10天各组脾脏的(A) H&E染色图像。(B)脾脏重量在第10天恢复到体重。(C)小鼠背部皮肤免疫组化染色。(D)采用ELISA试剂盒检测不同处理后血清中TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-17、IL-23的细胞因子。数据以平均± SD（n = 3）表示。



此外，文章还评估了BGC2-MNs对心脏、肝、肺、肾组织引起的组织损伤。采用（H&E）染色检测对各器官进行染色，均未发现明显的损伤和炎症反应，证实BGC2-MNs的全身毒性较小，并证明BGC2-MNs进入皮肤后在体内发生了代谢（图7）。


图7。不同组的心、肝、肺、肾的(A) H&E染色图像。各组的(B) ALT、ALP、AST、CREA、UA和尿素分析。