Science子刊封面 | 浙江大学顾臻/张宇琪团队研发穿孔微针用于调节性T细胞局部缓控释

调节性T（Treg）细胞在免疫稳态中发挥着重要作用，其失衡关系到诸多自身免疫病的发生发展，比如银屑病、关节炎、I型糖尿病等。过继性Treg细胞疗法旨在重塑Treg细胞的抑制性功能，抑制效应性细胞的过度活化，从而缓解炎症。然而Treg细胞的不稳定性和可塑性使得Treg细胞在体外扩增和体内维持上都面临着抑制性表型缺失的问题。此外，系统性注射Treg细胞缺少组织靶向性和局部聚集性，使得过继性Treg细胞疗法在临床应用尤其是针对区域性皮肤疾病的治疗中难以满足需求，且其潜在的全身性毒副作用也限制了相关应用的推广。

近日，浙江大学药学院、金华研究院团队设计了适用于递送治疗性细胞的穿孔微针（Perforated Microneedle, PMN）平台，通过局部递送调节性Treg细胞达到缓解自身免疫病的效果。穿孔微针的核壳结构使其赋有充足的细胞装载空间，同时，穿孔设计可便于细胞在体内的快速释放。此外，微针壳体材料会被炎症环境中的酯酶降解出产生短链脂肪酸，从而通过脂肪酸氧化代谢增强Treg细胞的抑制性功能。研究团队发现穿孔微针可以有效维持Treg细胞的生物活性及抑制性表型，并在小鼠的银屑病样模型中验证了局部递送Treg细胞协同代谢干预可以有效缓解银屑病，相关研究以“Adoptive Treg Therapy with Metabolic Intervention viaPerforated Microneedles Ameliorates Psoriasis Syndrome”为题发表于最新期的《Science Advances》上，并被遴选为当期的封面文章（图1）。论文第一作者是浙江大学药学院博士生张文韬和访问学者陈迎鑫教授，通讯作者为浙江大学顾臻教授和张宇琪研究员。

图1 《Science Advances》最新期封面：穿孔微针贴片用于治疗性细胞的透皮递送。

穿孔微针由“三明治”压模法制备而成，通过上、下模具相互配合压制出穿孔结构。此方法借助3D打印的高精度可以设计出不同大小和数量的微孔洞，制备出的微针外壳均一，厚度均匀，机械强度坚固，适用于多种过去无法获得均一孔洞、核壳结构的材料，如聚乳酸-羟基乙酸共聚物，聚甲基丙烯酸甲酯，聚乳酸和聚苯乙烯等（图2）。

图2穿孔微针局部递送Treg细胞缓解银屑病皮肤。（A）穿孔微针的设计及相关机制。（B）“三明治”压模法制备穿孔微针。（C）穿孔微针的照片，标尺：300微米。

穿孔微针内核转载了悬浮细胞的明胶溶液，疏水性外壳则赋予了足够的机械性能，帮助微针穿刺皮肤将细胞递送至病灶区域（图3）。而微针上独特的穿孔设计可以使细胞在进入机体后快速接触到组织液并迁移出来，防止了传统微针因降解过慢而造成的细胞营养耗竭、死亡等问题。微针的壳体材料（聚甲基丙烯酸甲酯-丙酸乙烯酯共聚物）可以在富含酯酶的炎症环境中降解产生丙酸，通过脂肪酸氧化代谢增强Treg细胞的Foxp3表达和对效应性细胞的抑制作用。在小鼠的银屑病样模型中，观测到相较于静脉注射Treg细胞或皮内注射Treg细胞，穿孔微针介导的Treg细胞治疗可以显著缓解银屑病的炎症症状。

图3穿孔微针递送Treg细胞的能力及其缓解银屑病的评价。（A-C）穿孔微针的装载和释放细胞的表征，标尺：200微米。（D-E）穿孔微针释放的脂肪酸对Treg细胞抑制功能的影响。（F）接受不同治疗的银屑病小鼠背部皮肤照片。

该研究开发了适用于局部递送治疗性细胞的技术方法，并通过代谢干预增强细胞功能，实现强化的自身免疫病的细胞治疗。该策略为过继性Treg细胞治疗的临床转化提供了新方法，并可应用于干细胞、CAR-T细胞等多种治疗性细胞的局部递送。

论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adg6007