近日,由杭州医学院附属人民医院牟晓洲、浙江大学胡丽丹、毛峥伟、浙江中医药大学附属第一医院金科涛近期合作发表于国际顶级期刊《Nature Communications》(一区Top,IF: 18.1)的一篇文章,揭示了一种由植物源细胞膜纳米囊泡与铈基纳米酶组装而成的纳米嵌合体。该嵌合体借助植物LPS受体LORE对LPS的高亲和力实现靶向捕获,再通过铈基纳米酶水解LPS核心毒性结构——吸附与降解同步完成。在脓毒症及炎症性肠病动物模型中,这一双重机制显著抑制了细胞因子风暴,为内毒素相关危重症的治疗开辟了全新的纳米解毒路径。

细菌脂多糖(LPS)是革兰氏阴性菌外膜上的强效免疫原性分子,即使在纳摩尔浓度下也能触发严重的炎症反应和器官衰竭。LPS通过脂质A的磷酸基团和疏水烷基链与免疫细胞上的MD-2/TLR4受体结合,激活MyD88依赖性炎症信号级联,引发细胞因子风暴,导致脓毒症和多器官功能障碍。然而,在败血症患者血液中,LPS浓度仅为纳克/毫升水平,而血浆蛋白等生物分子浓度高出数个数量级,这对LPS清除材料的抗干扰能力提出了极高要求。天然内源性分子如甘露糖结合凝集素(MBL)和高密度脂蛋白虽能特异性结合LPS,但来源稀缺。因此,亟需开发兼具高特异性、强抗干扰能力和良好生物安全性的新型LPS解毒制剂。
十字花科植物(如拟南芥等)为了抵御细菌侵染,进化出了一种名为LORE的跨膜受体蛋白,能特异性识别并结合LPS。受此启发,本研究提出利用植物细胞膜来源的纳米囊泡作为天然LPS"生物抓手",同时引入具有磷酸酶和糖苷酶样活性的铈基纳米酶作为"化学剪刀",构建一种能够实现LPS特异性吸附与高效降解的纳米嵌合体,旨在解决LPS清除中的特异性与毒副作用难题。

图1纳米嵌合体的组成及LPS激活炎症机制示意图
本研究通过分子生物学、材料合成及体内外药效学评价等多学科交叉手段,系统探究了LORE蛋白的LPS结合特性及纳米嵌合体的解毒效能。
本研究证实,基于植物LORE受体和铈基纳米酶的纳米嵌合体是一种安全高效的内毒素解毒剂。该体系通过"靶向吸附-酶解破坏"的协同机制,克服了传统LPS吸附剂特异性差及潜在残留毒性的局限性,实现了对多种来源LPS的广谱清除。在IBD和脓毒症模型中,该纳米嵌合体不仅有效减轻了局部和全身炎症反应,还通过抑制TLR4/MyD88通路的激活重塑了免疫微环境。此外,该材料具备良好的生物安全性和稳定性。本研究提出的"植物受体+人工酶"的杂化设计范式,为脓毒症、严重感染等由内毒素引发的急危重症提供了极具转化潜力的临床新策略。
杭州医学院附属人民医院金露露为该文章第一作者,牟晓洲研究员为该文章通讯作者,杭州医学院附属人民医院为论文第一完成单位。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-026-74689-3?sessionid=301184663