文献信息
吉林大学生命科学学院分子酶学工程教育部重点实验室等团队的研究成果“Near-infrared light-driven metabolic reprogramming of synoviocytes for the treatment of rheumatoid arthritis”（近红外光驱动滑膜细胞代谢重编程治疗类风湿性关节炎）在学术期刊《Nature Communications》（IF：15.7）上发表。平生公司的离活一体CT（NEMO）在论文中提供了重要的小鼠后爪图像和定量分析结果。

该论文第一完成单位为吉林大学生命科学学院，博士生张虎刚为论文第一作者，李全顺教授、韩浩博副教授为该论文的共同通讯作者。

文献摘要
类风湿性关节炎是一种常见的自身免疫性疾病，其特征是慢性滑膜炎症和关节破坏，主要由不平衡的细胞代谢和炎症微环境驱动。虽然基因治疗提供了一种有前景的治疗方法，但其有效性受到健康组织中非特异性基因表达挑战的限制。在这里，作者开发了一种基因递送系统（即APPC），其中近红外（NIR）响应的金纳米棒被硫酸软骨素修饰的聚乙烯亚胺包覆，以促进血红素加氧酶1（HO-1）基因的热响应靶向递送。由于其靶向能力，APPC显示出良好的转染效率，并在NIR照射下显著促进HO-1的表达。APPC/pHO-1和NIR的组合可以有效地重新编程细胞代谢，使巨噬细胞和成纤维样滑膜细胞复极化，从而通过抑制糖酵解来抑制炎症。同时，APPC可以通过NIR介导的HSP70启动子的激活，特异性增强炎症组织中HO-1的表达，通过光热转换确保基因的精确表达。在胶原诱导关节炎模型中，NIR照射下的APPC/pHO-1纳米复合物显示出强大的治疗效果，恢复了关节微环境的稳态，减轻了类风湿性关节炎的症状。这些发现凸显了APPC/pHO-1纳米粒子在类风湿关节炎和其他炎症性疾病基因治疗中的潜力。

APPC/pHO-1纳米颗粒对CIA小鼠的治疗效果
将40只小鼠随机分为8组（每组n=5），静脉注射含有pHO-1的纳米颗粒（剂量为0.5 mg/kg）。各组按如下方式处理：APP/pHO-1（w/w比为4.0）、APP/pHO-1/NIR（w/w比4.0）、APP/pHO-1/NIR（w/w比8.0）、APPC/pHO-1（w/w比8.0）和APPC/pHO-1/NIR（w/w比8.0）。注射后6小时，对发炎关节进行近红外照射（2 W/cm²， 5分钟）。从初次免疫接种后21天开始，每两天进行一次治疗，共六次。在治疗期间，测量后爪厚度，并对小鼠的红斑和肿胀进行临床评分，评分范围为0至4。在第35天，对小鼠爪部进行拍照采集图像，并收集主要器官和关节进行基因表达分析和组织病理学评估。

Micro-CT分析
佐剂诱导后的第35天，对小鼠实施安乐死。将小鼠的后爪解剖并在4%（w/v）多聚甲醛溶液中固定24小时。以35 μm各向同性分辨率扫描收集的后爪，并通过Micro-CT（NMC-200，平生医疗科技有限公司）进行分析。使用Avatar软件（v2.0.10.0,平生医疗科技有限公司）对数据进行重建和分析。

实验结果
显微CT分析进一步揭示了未经治疗的小鼠的严重骨侵蚀，而APP/pHO-1和APPC/pHO-1近红外照射组可以减少骨损伤，改善异常骨化，恢复骨完整性，尤其是在APPC/pHO-1/NIR组（图9c）。该组还发现了骨参数的改善，包括皮质骨密度（BMD）、骨表面积与骨体积比（BS/BV）、骨小梁厚度（Tb.Th）和骨小梁间距（Tb.Sp），表明有效的骨保护和修复。

图9 APPC/pHO-1纳米颗粒在CIA小鼠模型中的治疗效率。a CIA小鼠的治疗策略。b关节炎诱导后第35天进行拍照观察，以评估爪部的肿胀严重程度。c佐剂诱导后第35天不同治疗后关节炎小鼠的代表性显微CT图像。

使用结论
类风湿性关节炎是一种以慢性滑膜炎症、关节破坏为特征的自身免疫性疾病，其发生发展与细胞代谢紊乱和炎症微环境失衡密切相关。基因疗法虽具潜力，但健康组织中基因的非特异性表达限制了其疗效与安全性。为解决这一关键问题，本研究构建了APPC递送系统：其核心为具有高效光热转换能力的金纳米棒，表面包覆了硫酸软骨素修饰聚乙烯亚胺。该体系能够高效担载热诱导型HO-1质粒，构建具有CD44靶向能力的纳米复合物，胞内递送后能够降低胞外酸化率和耗氧率，逆转细胞炎症表型，降低炎症因子释放。将纳米复合物通过尾静脉注射到类风湿性关节炎动物模型后，其能够靶向富集于发炎关节组织处，通过NIR辐照实现HO-1基因在滑膜组织中的有效表达，进而诱导滑膜细胞发生代谢重编程，缓解类风湿性关节炎动物关节处肿胀、促炎因子分泌以及关节骨组织损伤等病理现象，展现出良好的治疗效果。本研究不仅有助于深入理解类风湿性关节炎发生发展机制，同时也为基于合成生物技术及纳米技术构建高效、精准、可控的基因治疗策略搭建了良好的平台，为其他代谢相关疾病的精准治疗提供了新思路。

使用设备

 Micro CT (型号：NEMO) (平生医疗科技)
 影像软件：Avatar（平生医疗科技）