斑秃治疗——纳米结构脂质载体促进托法替尼的经皮吸收和毛囊靶向

文摘   科学   2024-09-25 20:00   四川  
基于配位自组装的“自增强”型纳米治疗剂有效激活抗肿瘤免疫



近期,中国药科大学药学院柯学团队在《Journal of Controlled Release》期刊2024年第372期上发表了题为“Nanostructured lipid carriers promote percutaneous absorption and hair follicle targeting of tofacitinib for treating alopecia areata”的研究论文。研究人员设计了Janus激酶(JAK)抑制剂托法替尼不同特性的脂质纳米粒用于治疗斑秃,通过毛囊封闭皮肤模型和离体小鼠毛囊模型,评估了脂质纳米粒的毛囊靶向性,以及亲脂性和荷电性在毛囊靶向中的作用。此外,研究人员还使用毛囊封闭皮肤模型评估了不同特性脂质纳米粒的经皮递送能力。进一步采用C3H小鼠斑秃模型对比不同脂质纳米粒的治疗效果。研究结果表明,脂质纳米粒促进了托法替尼的毛囊靶向和经皮吸收,减轻了IFN-γ诱导的斑秃进展,降低了毛囊球周浸润的CD8+NKG2D+T细胞比例,促进了毛发再生。具有更高亲脂性,且表面荷正电的脂质纳米粒表现出更好的优势。这项研究为探究毛囊器官在皮肤局部递送中发挥的作用提供了新的见解,并确认了使用脂质纳米粒增强托法替尼的局部递送治疗斑秃的可行性。






图文摘要

斑秃影响着全世界超过1.4亿人,并造成严重的心理困扰。最新的研究表明JAK抑制剂托法替尼在治疗斑秃中有巨大的潜力,然而口服给药的全身不良反应和靶点的低吸收率限制了其应用。前期研究中,研究人员发现局部应用包载托法替尼的脂质纳米粒(TFB NPs)可以逆转C3H斑秃小鼠的病症。为进一步阐明TFB NPs的作用机制以及不同制剂特性对其递送能力的影响,研究人员设计了粒径约为200 nm的三种TFB NPs,分别是TFB固体脂质纳米粒(TFB-SLN),添加了中链甘油三酯(毛囊皮脂主要成分之一)的TFB纳米结构脂质载体(TFB-NLC),以及在TFB-NLC基础上添加双十二烷基二甲基溴化铵制备的荷正电TFB纳米结构脂质载体(TFB-cNLC)。通过高速剪切-均质超声联用的方法(图1a)制备的三种TFB NPs具有均匀紧密的球形结构(图1b);其中TFB-SLN和TFB-NLC荷负电,TFB-cNLC荷正电(图1c);两种NLC的亲脂性相似且大于SLN(图1d)。

图1. TFB NPs的制备方法和制剂表征

首先借助毛囊封闭皮肤模型(图2a)考察皮肤毛囊通道在TFB NPs制剂递送中的作用及影响因素。在未封闭毛囊的猪耳皮肤上,带有荧光材料NR的纳米粒优先蓄积在毛囊中(图2b),2 h时荷正电的cNLC已到达毛囊开口下约300μm深度的毛囊漏斗部,优于其他两种纳米粒;4 h时,各纳米粒在毛囊的蓄积量和深度进一步增加,荷正电的cNLC最为突出,其次是NLC,SLN在毛囊的渗透作用较弱。进一步对比药物在单位质量毛囊和非毛囊(即表皮和真皮)中的滞留量,结果显示,市售软膏剂在两种给药途径中无差异,而TFB NPs更易蓄积在毛囊中,且cNLC优于NLC,NLC优于SLN(图2c)。采用微量指甲油封闭猪耳皮肤的毛囊后,各纳米粒在皮肤内(表皮和真皮)的滞留量均下降(图2d),且24 h累计经皮渗透量也显著下降(图2e)。


以上结果表明TFB NPs在毛囊中优先积累,同时纳米粒的亲脂性和带电性影响其毛囊靶向能力,亲脂性强的脂质纳米粒易于进入富含皮脂的毛囊通道中,荷正电的脂质纳米粒与带负电的生物膜具有更高的“生物粘附性”,都有利于更强的毛囊递送能力。上述结果显示出脂质纳米粒作为毛囊靶向制剂的潜力。


图2. 建立皮肤毛囊封闭模型评估TFB NPs的毛囊递送


进一步借助毛囊封闭的皮肤模型考察TFB各制剂的经皮吸收能力。毛囊封闭后,药物递送只能通过非毛囊途径完成,此时结果反映的是制剂的经皮吸收能力。在透皮速率和经皮渗透量方面,TBF-cNLC明显优于软膏和其他两种脂质纳米粒(图3a,3b);在皮肤内滞留药物量方面,亲脂性更强的TFB-NLC和TFB-cNLC表现更为出色(图3c)。上述结果显示,亲脂性强且荷正电的TFB-cNLC不仅具有较好的毛囊靶向性,而且也具有最高的经皮吸收能力。


图3. 使用毛囊封闭的猪耳模型评估TFB NPs的经皮吸收能力

从2周龄C3H小鼠胡须肌垫处分离小鼠毛囊,建立离体小鼠毛囊模型(图4a),以研究TFB NPs对斑秃样毛囊退行症的作用。结果显示,与正常体外生长的毛囊相比,添加IFN-γ后毛干生长速度降低了64.15%;然而在添加TFB NPs后,毛干生长能力得以恢复,尤其是TFB-cNLC组表现出最高的解除抑制能力(图4b,4c)。这表明,TFB在包载于脂质纳米粒中后仍能发挥其药理学作用,且具有更高亲脂性,且表面荷正电的脂质纳米粒表现出更高的递送效率。



图4. 离体小鼠毛囊模型中IFN-γ抑制毛干生长,并被TFB NPs解除

基于TFB NPs在体外实验中优秀的递送能力和解除IFN-γ抑制的能力,进一步使用小鼠斑秃模型对比不同脂质纳米粒的治疗效果。建立C3H小鼠斑秃模型后,每天在小鼠后颈部应用TFB NPs(图5a),可以观察到应用部位的毛发平稳再生,在治疗3周后可以观察到毛发完全再生(图5b中红框区域),而自身对照区域的毛发并未再生(图5b中红框区域下方),表明观察到的治疗效果得益于TFB的有效递送,而非小鼠自身毛发生长周期导致的。皮肤纵向切片的HE染色结果显示,第8天时TFB-cNLC组的皮下有大量新生毛囊,其数量显著多于TFB-NLC组和TFB-SLN组(图5c);皮肤组织流式细胞术的结果显示,毛囊球周浸润的CD8+NKG2D+T细胞比例显著下降(图5d,5e)。TFB NPs逆转了C3H小鼠斑秃症状,其中TFB-cNLC组最早观察到斑秃区域内毛发的完全再生,可能与其更高的亲脂性以及荷正电有关,这与体外实验观察到的结果一致。此外,TFB NPs治疗组小鼠的血常规和体重都在正常范围内,与对照组相比没有显著差异。主要器官的H&E染色也没有明显的炎症浸润或其他病理改变。使用HPLC在血浆中未检测到TFB,这些都表明该药物局部应用具有较高的安全性。



图5. 局部应用TFB NPs可以逆转C3H小鼠斑秃病症,不同实验组的外观、病理切片和流式细胞术的代表性图像

以前的研究主要集中于纳米颗粒制剂在跨表皮递送中的作用。然而,由于所使用的体外模型简单,这些研究常常忽略皮肤中毛囊结构在局部递送中的影响。在这项研究中,我们使用毛囊封闭皮肤模型、离体小鼠毛囊模型和C3H小鼠斑秃模型,系统地研究了不同特性脂质纳米粒在毛囊靶向和经皮递送中发挥的作用。结果显示,TFB NPs促进了TFB的经皮吸收和毛囊靶向,减轻了IFN-γ诱导的斑秃进展,降低了毛囊球周浸润的CD8+NKG2D+T细胞比例,促进了毛发再生,具有更高亲脂性,且表面荷正电的脂质纳米粒表现出更好的优势。


研究亮点


  1. 使用毛囊封闭皮肤模型评估不同特性TFB脂质纳米粒的毛囊靶向性和经皮递送能力;

     
  2. 使用离体小鼠毛囊模型评估不同特性TFB脂质纳米粒的药效;
     
  3. 阳离子纳米结构脂质载体在毛囊靶向性、经皮吸收及安全性等方面表现出更好的优势;
     
  4. 优化后的处方确保了JAK抑制剂安全有效的局部递送,可以恢复毛囊的免疫特权。

文章信息


Volume 372, August 2024, Pages 778-794


https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.06.060

作者信息



 通讯作者 




柯学,博士,教授,博导。作为主持人,承担了国家自然科学基金、国家重大新药创制、江苏省社会发展基金等项目。承担了药典委员会和中检所的部分辅料质量标准修订工作。同时,完成了百余项企业合作课题。相关成果发表在ACTA BIOMATER,J CONTROL RELEASE,BIOMATERIALS等期刊。



 第一作者 




李其彬,博士研究生,本科毕业于江南大学,硕博士就读于中国药科大学,目前研究方向为固体制剂的处方工艺设计和局部药物递送。以第一作者身份在国内外期刊发表论文4篇,相关成果发表在J CONTROL RELEASE等期刊。





参考资料



  1. Xing, L., Dai, Z., Jabbari, A., Cerise, J. E., Higgins, C. A., Gong, W., ... & Clynes, R. (2014). Alopecia areata is driven by cytotoxic T lymphocytes and is reversed by JAK inhibition. Nature medicine, 20(9), 1043-1049.

  2. Gu, Y., Bian, Q., Zhou, Y., Huang, Q., & Gao, J. (2022). Hair follicle-targeting drug delivery strategies for the management of hair follicle-associated disorders. Asian Journal of Pharmaceutical Sciences, 17(3), 333-352.
  3. Pratt, C. H., King, L. E., Messenger, A. G., Christiano, A. M., & Sundberg, J. P. (2017). Alopecia areata. Nature reviews Disease primers, 3(1), 1-17.


编辑 | 谢明心  



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