近日，东南大学研究者在实验视频期刊JOVE-Journal Visualized Experiments发表了题为“Polyethyleneimine-coated Iron Oxide Nanoparticles as a Vehicle for the Delivery of Small Interfering RNA to Macrophages In Vitro and In Vivo”（2019，144, e58660）的文章，视频展示了关于聚乙烯亚胺包覆的超顺磁性氧化铁纳米颗粒制备及其作为载体进行靶向递送siRNA到巨噬细胞的研究工作，这是该研究团队继2014年在Nanomedicine（2014, 9, 789–801）发表的“Polyethyleneimine-functionalized iron oxide nanoparticles for systemic siRNA delivery in experimental arthritis”文章之后，通过实验视频的方式向广大科研工作者介绍基于磁性纳米颗粒的基因转染和递送研究。

由于巨噬细胞在调节免疫反应方面的重要作用，巨噬细胞一直是研究的热点，并在许多疾病中，如自身免疫性疾病、动脉粥样硬化和癌症中，成为一个有希望的治疗靶点。RNAi介导的基因沉默是探索和调控巨噬细胞功能的一种有价值的方法; 然而，用siRNA转染巨噬细胞通常被认为在技术上极具挑战，目前很少有专门研究siRNA转染到巨噬细胞的方法。这里，我们提出了一种使用聚乙烯亚胺包覆的超顺磁性氧化铁纳米颗粒（PEI-SPIO）作为载体进行靶向递送siRNA到巨噬细胞的方案。当Fe: siRNA重量比达到4及以上时，PEI-SPIO能够结合siRNA并完全浓聚siRNA。在体外，这些纳米颗粒可以有效地将siRNA递送到原始巨噬细胞，以及类似巨噬细胞的264.7细胞系中，并且在最佳转染剂量下不影响细胞活力，最终诱导siRNA介导的靶基因沉默。PEI-SPIO除了用于体外siRNA转染外，也是一种很有前途的将siRNA递送到体内巨噬细胞的工具。鉴于PEI-SPIO/siRNA颗粒复合的磁性和基因沉默能力，系统地应用PEI-SPIO/siRNA颗粒不仅可以调节巨噬细胞的功能，还可以实现巨噬细胞的成像和跟踪。从本质上讲，PEI-SPIO是一个简单、安全、有效的非病毒平台，可以在体内和体外实现巨噬细胞的siRNA递送。

在先前的研究工作中，同样以 PEI-SPIO纳米颗粒为载体，研究靶向IL-15受体β亚基（IL-15Rβ）的siRNA对佐剂型关节炎（AA）大鼠在体治疗效果。PEI-SPIO纳米颗粒与siRNA在Fe: siRNA质量比≥4时可紧密结合，普鲁士蓝染色和流式检测结果表明PEI-SPIO/siRNA 纳米颗粒可以被巨噬细胞高效摄取，MTS实验说明PEI-SPIO/siRNA 纳米颗粒在0~100 μg Fe/mL范围内不具有细胞毒性。血清稳定性实验说明PEI-SPIO纳米颗粒确实可保护siRNA不被降解。 qPCR和Western blotting结果证明 PEI-SPIO纳米颗粒可高效转运siRNA进入到细胞质，并能有效释放siRNA，从而发挥RNAi作用，有效沉默靶基因表达。体内组织普鲁士蓝染色和近红外活体成像结果证明PEI-SPIO/siRNA 复合物主要分布在关节炎症部位。PEI-SPIO/siRNA纳米颗粒在AA大鼠体内细胞摄取分析，发现PEI-SPIO/siRNA纳米颗粒很容易被关节炎症部位的巨噬细胞和T细胞摄取，并且外加磁场增强了摄取效率。由治疗效果可以得出PEI-SPIO/IL-15Rβ siRNA可以明显减轻关节炎大鼠软骨和骨质的破坏，减轻组织炎症细胞浸润和滑 膜增生，有效抑制IL-15Rβ和炎症细胞因子TNFα、IL-1β、IL-15和MMP3 mRNA的表达，并且外加磁场增加了PEI-SPIO/IL-15Rβ siRNA纳米颗粒的治疗效果。

系统地递送PEI-SPIO/IL-2/IL-15Rb siRNA复合物可抑制大鼠关节炎的进展。

文献链接：

Na Jia, Haoan Wu, Juanli Duan, Chunxue Wei, Kaixuan Wang, Yu Zhang, Xiaohua Mao，Polyethyleneimine-coated Iron Oxide Nanoparticles as a Vehicle for the Delivery of Small Interfering RNA to Macrophages In Vitro and In Vivo，J. Vis. Exp. (144), e58660, doi:10.3791/58660 (2019).

Juanli Duan, Jinlai Dong, Tiantian Zhang, Zhenyi Su, Jie Ding, Yu Zhang, Xiaohua Mao, Polyethyleneimine-functionalized iron oxide nanoparticles for systemic siRNA delivery in experimental arthritis, Nanomedicine (2014) 9(6), 789–801

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