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近日，青岛大学附属医院孙品/于涛教授团队的研究成果“Ultrasound-Triggered piRNA Delivery Using Biomimetic Phase-Changeable Nanoparticles for Theranostics of Myocardial Infarction”在国际知名学术期刊Advanced Science在线发表。该研究揭示了piR-1873通过靶向调控Usp2、抑制RIP1/RIP3/MLKL介导的坏死性凋亡发挥心肌保护作用，并构建了心肌细胞膜包被的超声响应相变纳米颗粒，实现piR-1873的靶向递送与超声触发释放，为的精准提供了新的研究思路。博士研究生张雅君、青岛大学转化医学研究院亓洪昭教授、青岛大学基础医学院杨艳艳教授为论文第一作者，孙品教授、于涛教授和中国中医科学院西苑医院曲华博士为论文通讯作者。该期刊最新影响因子14.1分，中科院一区TOP期刊。
心肌梗死(MI)是导致心血管疾病相关死亡及的重要原因。尽管再灌注治疗不断发展，心肌细胞持续损伤、心肌纤维化及不良心室重构仍是影响患者远期预后的重要因素。目前，如何精准调控心肌损伤相关分子通路，并实现治疗性核酸在梗死心肌中的高效递送，仍面临诸多挑战。
1. piR-1873在心肌梗死中表达下调
研究团队通过小鼠心肌梗死模型、H2O2诱导的心肌细胞损伤模型及临床样本验证，发现piR-324、piR-1872和piR-1873均呈下调趋势，其中piR-1873变化最为显著。进一步研究发现，心肌梗死患者血清piR-1873水平与CRP、NT-proBNP及cTnI呈负相关，与LVEF呈正相关。ROC曲线分析显示，其心肌梗死的AUC为0.8389，提示piR-1873具有潜在的辅助诊断价值。
2. piR-1873通过靶向Usp2抑制心肌细胞坏死性凋亡
研究团队通过转录组测序、RNA pull-down及双荧光素酶报告基因实验，证实Usp2是piR-1873的重要下游靶标。机制研究发现，piR-1873通过负向调控Usp2，促进RIP1泛素化，减少RIP1与RIP3之间的相互作用，从而抑制RIP1/RIP3/MLKL介导的坏死性凋亡。细胞功能实验显示，过表达piR-1873可显著减轻心肌细胞损伤，降低坏死性凋亡相关蛋白的表达，而Usp2过表达可部分逆转其保护作用。
3. 构建超声响应仿生纳米颗粒
为实现piR-1873的高效体内递送，研究团队构建了以全氟己烷(PFH)为超声响应核心、负载piR-1873并包被心肌细胞膜的仿生纳米颗粒piR-NPs。实验结果显示，该系统具有良好的核酸包载与保护能力。透射电子显微镜及动态光散射结果证实，纳米颗粒呈较均匀的球形结构，平均粒径约56.10 nm。超声成像进一步证实，超声可诱导PFH发生声学液滴汽化，增强纳米颗粒的超声回声信号。
4. piR-NPs促进细胞摄取、抑制坏死性凋亡并具有超声响应性
在H2O2诱导的心肌细胞损伤模型中，研究团队发现，心肌细胞膜包被可增强piR-NPs的细胞摄取，超声爆破进一步提高了细胞内piR-1873水平。Western blot及碘化丙啶(PI)染色结果显示，piR-NPs能够降低p-RIP1、p-RIP3和p-MLKL的表达，减少坏死性凋亡细胞比例；联合超声爆破后，上述保护作用进一步增强。
5. piR-NPs在梗死心肌中富集，超声爆破可延长其滞留时间
在小鼠心肌梗死模型中，研究团队利用荧光成像及超声成像评价piR-NPs的体内分布。结果显示，纳米颗粒在心脏区域的富集信号于注射后约2 h达到峰值。超声爆破可增强梗死心肌区域信号，延长纳米颗粒滞留时间，注射后72 h仍可检测到明显的心脏区域荧光信号。组织荧光进一步显示，Cy5标记的piR-1873与心肌细胞标志物cTnT共定位。
6. piR-NPs改善心脏功能和结构，超声爆破进一步增强其效果
研究团队进一步在小鼠心肌梗死模型中评价piR-NPs的治疗效果。术后第28天的超声心动图结果显示，piR-NPs治疗可提高LVEF和LVFS，降低LVDs和LVDd，且联合超声组改善最为明显。TTC、Masson及WGA染色进一步证实，联合治疗能够减小心肌梗死面积、减轻心肌纤维化并降低心肌细胞横截面积。同时，心肌组织中p-RIP1、p-RIP3及p-MLKL的表达进一步降低。
综上，该研究揭示了piR-1873在心肌梗死中的心肌保护作用，并阐明了其通过靶向Usp2、促进RIP1泛素化及抑制RIP1/RIP3介导的坏死性凋亡，从而减轻心肌损伤的分子机制。同时，研究团队构建了心肌细胞膜包被的超声响应性仿生纳米递送系统piR-NPs，实现了piR-1873的靶向递送与超声增强释放，改善了心肌梗死后的心脏结构与功能。以上发现为非编码RNA在心血管疾病中的应用提供了新的视角，也为设计具有临床应用价值的精准靶向递送系统提供了具有代表性的框架转化的潜力。
原文链接：
https://doi.org/10.1002/advs.78282