生物材料介导的纤维化相关基因沉默策略

生物材料介导的纤维化相关基因沉默策略演讲人01生物材料介导的纤维化相关基因沉默策略02引言：纤维化疾病的临床挑战与基因沉默策略的兴起引言：纤维化疾病的临床挑战与基因沉默策略的兴起纤维化是以细胞外基质（ECM）过度沉积和器官结构破坏为特征的病理过程，可发生于肝、肺、肾、心脏、皮肤等多个器官，最终导致器官功能衰竭。据统计，全球每年有超过800万人死于纤维化相关疾病，如肝纤维化、特发性肺纤维化（IPF）等，现有治疗手段（如抗炎、抗氧化、免疫抑制剂）仅能延缓病程，无法逆转纤维化进程。究其根源，纤维化的发生发展涉及多种信号通路（如TGF-β/Smads、Wnt/β-catenin、PDGF等）的异常激活，以及关键促纤维化基因（如COL1A1、α-SMA、CTGF等）的过度表达。传统小分子药物存在靶向性差、易降解、全身副作用大等问题，而基因沉默技术通过特异性抑制致病基因表达，为纤维化治疗提供了“治本”的新思路。引言：纤维化疾病的临床挑战与基因沉默策略的兴起在基因沉默工具中，小干扰RNA（siRNA）、短发夹RNA（shRNA）和微小RNA（miRNA）因能高效、特异性地降解靶基因mRNA或抑制其翻译，成为纤维化研究的热点。然而，裸露的核酸分子在体内极易被核酸酶降解，且难以穿透细胞膜，递送效率不足成为限制其临床应用的核心瓶颈。在此背景下，生物材料介导的基因沉默策略应运而生——通过设计具有生物相容性、可降解性和靶向性的生物材料载体，保护核酸分子、实现细胞高效摄取、调控释放动力学，最终在纤维化微环境中精准沉默致病基因。作为一名长期从事生物材料与基因治疗交叉领域的研究者，我深刻体会到：生物材料的创新设计是连接基因沉默机制与临床纤维化治疗的关键桥梁，其突破不仅依赖于材料科学的进步，更需要对纤维化病理机制和基因递送生物学机制的深度理解。本文将从纤维化的关键靶基因出发，系统梳理基因沉默技术的原理，重点阐述生物材料载体的设计策略与递送机制，总结研究进展并展望未来挑战，以期为纤维化治疗的临床转化提供参考。03纤维化的病理机制与关键促纤维化靶基因1纤维化的核心病理过程纤维化是组织损伤后修复反应失调的结果，其核心病理过程包括：①持续性组织损伤（如病毒感染、毒素暴露、机械应力等）激活组织驻留细胞（如肝星状细胞HSCs、肺成纤维细胞PFs、肾小管上皮细胞等）；②活化的肌成纤维细胞（Myofibroblast，其标志物为α-SMA）过度增殖并大量分泌ECM成分（如I型胶原、III型胶原、纤维连接蛋白等）；③ECM降解与合成失衡，导致ECM过度沉积；④正常组织结构被纤维结缔组织替代，器官功能逐渐丧失。这一过程涉及“损伤-炎症-激活-纤维化”的级联反应，其中信号通路的异常激活是驱动纤维化持续进展的核心环节。2纤维化中的关键促纤维化靶基因基于对纤维化机制的深入解析，研究者已筛选出多个具有高特异性和治疗潜力的靶基因，这些基因通过调控炎症反应、肌成纤维细胞活化、ECM合成等过程参与纤维化进程：2纤维化中的关键促纤维化靶基因2.1TGF-β1及其下游信号分子转化生长因子-β1（TGF-β1）是迄今已知的最强促纤维化细胞因子，通过激活Smad2/3和非Smad通路（如MAPK、PI3K/Akt），上调COL1A1、COL3A1、α-SMA、CTGF等基因表达，促进ECM合成和肌成纤维细胞分化。在肝纤维化中，TGF-β1水平与纤维化程度呈正相关；在肺纤维化中，抑制TGF-β1可显著减轻博来霉素诱导的肺纤维化。因此，TGF-β1及其下游分子（如Smad3、CTGF）成为基因沉默的重要靶点。2纤维化中的关键促纤维化靶基因2.2细胞外基质合成与降解相关基因ECM合成基因（如COL1A1、COL3A1、FN1）的过度表达是ECM沉积的直接原因，而ECM降解基因（如MMPs、TIMPs）的失衡（如TIMP-1/MMP-1比例升高）则进一步加剧ECM积累。例如，在肾纤维化中，COL1A1的沉默可减少肾小球基底膜增厚；在皮肤纤维化中，抑制TIMP-1可促进MMPs介导的ECM降解。2纤维化中的关键促纤维化靶基因2.3肌成纤维细胞活化标志物肌成纤维细胞是ECM的主要来源细胞，其活化标志物α-SMA（α-平滑肌肌动蛋白）的表达水平直接反映纤维化程度。沉默α-SMA可抑制肌成纤维细胞分化，减少ECM分泌。此外，转录因子（如Snail、Twist）通过调控上皮-间质转化（EMT）促进肌成纤维细胞活化，也是潜在的沉默靶点。2纤维化中的关键促纤维化靶基因2.4炎症因子与趋化因子基因炎症反应是纤维化的启动环节，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）、单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）等炎症因子可激活HSCs、PFs，促进纤维化进展。例如，沉默MCP-1可减少巨噬细胞浸润，减轻肝纤维化；抑制IL-6可阻断JAK/STAT通路，延缓肺纤维化。3靶基因选择的考量因素在纤维化基因沉默治疗中，靶基因的选择需满足以下条件：①在纤维化组织中高表达，与纤维化程度显著相关；②其沉默可显著抑制纤维化进程，且无明显生理功能干扰；③具有组织特异性或细胞特异性，避免脱靶效应。基于这些原则，TGF-β1、CTGF、α-SMA等基因已成为多个临床前研究的优先靶点。04基因沉默技术的原理与递送挑战1主要基因沉默工具及其机制基因沉默技术通过特异性降解靶基因mRNA或抑制其翻译，降低致病蛋白表达。目前应用于纤维化研究的主要工具包括：1主要基因沉默工具及其机制1.1siRNAsiRNA是长度为21-23bp的双链RNA，通过RNA诱导沉默复合物（RISC）介导靶基因mRNA特异性降解。其作用机制为：siRNA的引导链（passengerstrand）被整合至RISC，识别靶mRNA的互补序列并切割，导致mRNA降解。siRNA沉默效率高、特异性强，但需持续递送以维持疗效。3.1.2shRNAshRNA是能发夹状结构的RNA前体，由载体（如病毒载体、质粒）导入细胞后，在细胞核内经Dicer酶加工为siRNA，进而发挥沉默作用。shRNA的优势在于可实现持续表达，但载体可能引发免疫反应或插入突变。1主要基因沉默工具及其机制1.1siRNA3.1.3miRNAmiRNA是内源性非编码RNA（约22nt），通过与靶mRNA的3’UTR结合抑制翻译或诱导降解。人工设计的miRNA模拟物（mimics）可补充内源性miRNA，miRNA抑制剂（antagomirs）可抑制促纤维化miRNA（如miR-21、miR-155）。miRNA具有多靶点调控优势，但需避免过度抑制导致off-target效应。2基因沉默递送的核心挑战尽管基因沉默工具在纤维化研究中展现出巨大潜力，但其临床转化仍面临以下关键挑战：2基因沉默递送的核心挑战2.1核酸酶降解与稳定性问题裸露的siRNA、shRNA在体循环中易被血清核酸酶降解，半衰期仅数分钟至数十分钟，难以到达靶组织。此外，细胞外基质中的酸性环境和氧化应激也会加速核酸降解。2基因沉默递送的核心挑战2.2细胞摄取效率低核酸分子带强负电荷，难以穿过带负电的细胞膜，且细胞对裸核酸的摄取主要通过胞吞作用，效率极低（通常<1%）。在纤维化组织中，肌成纤维细胞被ECM包裹，进一步阻碍核酸递送。2基因沉默递送的核心挑战2.3内体逃逸障碍即使核酸被细胞摄取，也常被困在内体中，无法释放到细胞质发挥沉默作用。内体-溶酶体途径的降解是导致核酸递送效率低的主要原因之一。2基因沉默递送的核心挑战2.4靶向性不足与全身毒性传统载体（如脂质体、阳离子聚合物）缺乏组织或细胞特异性，易被单核吞噬细胞系统（MPS）捕获，导致靶组织富集率低；同时，阳离子载体与细胞膜的非特异性结合可能引发细胞毒性（如膜损伤、炎症反应）。2基因沉默递送的核心挑战2.5纤维化微环境的复杂性纤维化组织具有独特的病理微环境，如ECM过度沉积、间质液压升高、缺氧、炎症浸润等，这些因素会阻碍载体扩散和核酸释放，影响沉默效果。05生物材料作为基因沉默载体的优势与设计原则1生物材料的核心优势针对上述递送挑战，生物材料因具备独特的物理化学性质和生物学功能，成为基因沉默载体的理想选择，其核心优势包括：1生物材料的核心优势1.1保护核酸分子生物材料可通过物理包封或化学结合，将核酸分子包裹在载体内部，避免体循环中核酸酶的降解，延长其在体内的循环半衰期。例如，聚合物纳米粒可减少血清核酸酶对siRNA的接触，脂质体可通过双层膜结构保护shRNA。1生物材料的核心优势1.2提高细胞摄取效率生物材料可通过表面修饰（如阳离子化、靶向肽修饰）增强与细胞膜的相互作用，促进细胞内吞。例如，阳离子聚合物（如PEI、壳聚糖）可通过静电作用与细胞膜结合，诱导胞吞作用；转肽修饰的载体可特异性结合细胞表面受体，提高摄取效率。1生物材料的核心优势1.3促进内体逃逸部分生物材料（如PEI、聚酰胺-胺树枝状聚合物）具有“质子海绵效应”，在内体酸性环境中吸收H+，导致内体渗透压升高、肿胀破裂，释放核酸到细胞质，避免溶酶体降解。1生物材料的核心优势1.4实现靶向递送通过在材料表面修饰靶向分子（如抗体、肽、叶酸等），可赋予载体组织或细胞特异性，提高靶部位富集率，减少off-target效应。例如，靶向肝星状细胞的肽（如RGD肽）可引导载体特异性作用于肝纤维化病灶。1生物材料的核心优势1.5调控释放动力学生物材料的降解速率和结构设计可调控核酸的释放行为，实现缓释或控释，维持沉默效果的持久性。例如，水凝胶载体可在局部持续释放siRNA，减少给药次数；pH响应性载体可在纤维化微环境的酸性条件下释放核酸，实现微环境响应递送。2生物材料载体的设计原则高效的生物材料基因沉默载体需遵循以下设计原则：2生物材料载体的设计原则2.1生物相容性与可降解性载体材料应具有良好的生物相容性，无免疫原性、无细胞毒性，且可在体内降解为无毒代谢产物（如乳酸、乙醇酸），避免长期蓄积。例如，聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）已被FDA批准用于药物递送，其降解产物为人体代谢物，安全性高。2生物材料载体的设计原则2.2载药效率与稳定性载体需具有较高的载药效率（包封率>80%），并在储存和体内循环中保持结构稳定，防止核酸泄漏。例如，通过优化载体与核酸的比例（如N/P比），可提高阳离子聚合物/siRNA复合物的稳定性。2生物材料载体的设计原则2.3靶向性设计针对纤维化组织的特异性标志物（如HSCs表面的CD44、PFs上的αvβ3整合素），设计靶向修饰的载体，实现病灶富集。例如，叶酸修饰的纳米粒可靶向高表达叶酸受体的肾小管上皮细胞，减轻肾纤维化。2生物材料载体的设计原则2.4刺激响应性释放利用纤维化微环境的特征（如pH、酶、氧化还原状态）设计智能响应载体，实现病灶特异性释放。例如，基质金属蛋白酶（MMPs）响应性载体可在纤维化组织中高表达的MMPs作用下降解，释放siRNA；谷胱甘肽（GSH）响应性载体可在细胞质高GSH环境下断裂二硫键，释放核酸。2生物材料载体的设计原则2.5规模化生产与临床转化潜力载体材料应易于规模化制备，工艺稳定，成本可控，符合GMP生产要求，为临床转化奠定基础。例如，微流控技术可制备粒径均一的纳米粒，提高批次间一致性。06生物材料介导纤维化基因沉默的主要载体类型与策略生物材料介导纤维化基因沉默的主要载体类型与策略根据材料来源和化学性质，生物材料载体可分为天然高分子材料、合成高分子材料、无机材料及复合材料，不同载体各有优缺点，适用于不同的纤维化治疗场景。1天然高分子材料载体天然高分子材料因具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性，成为基因沉默载体的研究热点，主要包括：1天然高分子材料载体1.1壳聚糖及其衍生物壳聚糖是甲壳素脱乙酰化产物，带正电荷，可通过静电作用与siRNA形成复合物，保护核酸并促进细胞摄取。其衍生物（如三甲基壳聚糖、羧甲基壳聚糖）通过修饰可改善水溶性和靶向性。例如，三甲基壳聚糖修饰的纳米粒可穿透黏膜屏障，用于肺纤维化的雾化吸入治疗；肝靶向肽修饰的壳聚糖/siRNA复合物在肝纤维化模型中显著沉默TGF-β1，降低胶原沉积。1天然高分子材料载体1.2透明质酸（HA）HA是糖胺聚糖，可与CD44受体（高表达于活化的HSCs和PFs）结合，实现细胞靶向。HA可通过静电作用包载siRNA，或通过化学修饰（如接枝PEI）增强载药能力。例如，HA-PEI/siRNA复合物靶向肝星状细胞，沉默α-SMA基因，减轻肝纤维化；氧化还原敏感的HA-siRNA偶联物可在细胞质高GSH环境下释放siRNA，提高沉默效率。1天然高分子材料载体1.3胶原与明胶胶原和明胶是ECM的主要成分，具有良好的生物相容性，可制备水凝胶或纳米粒用于局部递送。例如，胶原/siRNA水凝胶通过局部注射作用于纤维化病灶，持续释放siRNA，抑制TGF-β1；明胶纳米粒经酶响应性修饰（MMPs可降解明胶），在肺纤维化病灶中特异性释放siRNA，减少肺泡间隔增厚。1天然高分子材料载体1.4海藻酸盐海藻酸盐是天然多糖，可通过离子交联形成水凝胶，用于核酸的局部缓释。例如，海藻酸盐-Ca²⁺水凝胶包裹shRNA载体，通过肾囊下注射治疗肾纤维化，持续沉默COL1A1基因，改善肾功能。2合成高分子材料载体合成高分子材料具有可控的分子量、粒径和降解速率，可通过化学修饰精确调控载体性能，主要包括：2合成高分子材料载体2.1聚酯类材料（PLGA、PLA）PLGA和PLA是可生物降解合成高分子，通过FDA认证，具有良好的生物相容性。可通过乳化-溶剂挥发法制备siRNA-loaded纳米粒，实现缓释。例如，PLGA纳米粒包载TGF-β1siRNA，通过静脉注射在肝纤维化模型中富集，沉默效率提高5倍，胶原沉积减少60%；表面修饰PEG的PLGA纳米粒（stealth纳米粒）可延长循环时间，减少MPS捕获，提高肺组织富集率，用于肺纤维化治疗。2合成高分子材料载体2.2阳离子聚合物（PEI、PAMAM）PEI是最常用的阳离子聚合物，具有高正电荷密度，通过静电作用与siRNA形成复合物，并通过“质子海绵效应”促进内体逃逸。但其高分子量PEI（25kDa）具有显著细胞毒性，低分子量PEI（<10kDa）毒性低但转染效率差，可通过修饰（如PEG化、接枝靶向肽）优化性能。例如，PEG-PEI/siRNA复合物靶向肝星状细胞，沉默CTGF基因，减轻肝纤维化；PAMAM树枝状聚合物经乙酰化修饰后，细胞毒性降低，siRNA递送效率提高，用于肾纤维化治疗。2合成高分子材料载体2.3聚β-氨基酯（PBAE）PBAE是可降解阳离子聚合物，降解产物为低毒性小分子，可通过调控单体组成实现降解速率和电荷密度的调控。例如，PBAE/siRNA纳米粒在酸性纤维化微环境中降解加速，释放siRNA，沉默α-SMA基因，抑制肌成纤维细胞活化；PBAE经靶向肽修饰后，特异性递送至肺成纤维细胞，减轻博来霉素诱导的肺纤维化。3无机材料载体无机材料具有高稳定性、易功能化等优点，但需考虑生物相容性和降解性问题，主要包括：3无机材料载体3.1介孔二氧化硅纳米粒（MSNs）MSNs具有高比表面积和可控孔道结构，可高负载siRNA，表面修饰可调控释放行为。例如，MSNs表面修饰PEI和靶向肽，负载TGF-β1siRNA，在肝纤维化模型中沉默效率达80%，胶原沉积减少50%；pH响应性MSN载体（如修饰酸敏感化学键）可在内体酸性环境下释放siRNA，提高细胞质递送效率。3无机材料载体3.2碳纳米管（CNTs）CNTs可吸附siRNA，通过穿透细胞膜促进递送，但需解决生物相容性问题。例如，经PEG化修饰的多壁碳纳米管（MWCNTs）负载siRNA，靶向肺成纤维细胞，沉默IL-6基因，减轻肺纤维化；氧化MWCNTs可降低细胞毒性，提高siRNA递送效率。3无机材料载体3.3金纳米粒（AuNPs）AuNPs具有易于表面修饰、光学性质可调控等优点，可通过静电作用或共价键结合siRNA。例如，AuNPs表面修饰硫醇化siRNA和靶向肽，实现肝星状细胞靶向，沉默TGF-β1基因；光热响应性AuNPs（如纳米棒）在近红外光照射下产热，促进载体与细胞膜融合，提高siRNA摄取效率。4复合材料载体复合材料结合不同材料的优势，可实现多功能协同递送，例如：4复合材料载体4.1聚合物-无机杂化材料如PLGA-MSNs复合纳米粒，结合PLGA的生物相容性和MSNs的高载药量，用于siRNA递送；PEG-PEI-MSNs复合载体通过PEG延长循环时间，PEI促进内体逃逸，MSNs负载siRNA，实现多重功能优化。4复合材料载体4.2天然-合成高分子复合材料如壳聚糖-PLGA复合纳米粒，壳聚糖提高细胞靶向性，PLGA调控降解速率，用于肝纤维化治疗；HA-PEI复合载体结合HA的靶向性和PEI的高转染效率，提高siRNA递送效率。4复合材料载体4.3水凝胶-纳米粒复合系统如PLGA纳米粒/胶原水凝胶，通过水凝胶实现局部缓释，纳米粒保护siRNA并促进细胞摄取，用于局部纤维化（如皮肤瘢痕、肾纤维化）的治疗。07生物材料介导基因沉默的递送机制与调控1体内递送过程与关键步骤生物材料介导的基因沉默递送是一个多步骤过程，包括：①血液循环中的稳定性维持；②靶组织的被动靶向（EPR效应）或主动靶向；③细胞膜穿透与摄取；④内体逃逸；⑤细胞质释放与RISC介导的基因沉默；⑥降解与代谢。每个步骤的效率直接影响整体治疗效果。1体内递送过程与关键步骤1.1血液循环中的稳定性载体需避免被MPS（肝、脾巨噬细胞）捕获和肾脏快速清除，可通过表面修饰PEG（“stealth”修饰）延长循环半衰期。例如，PEG修饰的PLGA纳米粒循环时间从2小时延长至24小时，靶组织富集率提高3倍。1体内递送过程与关键步骤1.2靶组织富集纤维化组织具有血管通透性增高、淋巴回流受阻的特点，有利于纳米粒的被动靶向（EPR效应）；主动靶向则通过表面修饰靶向分子（如抗体、肽）实现。例如，抗CD44抗体修饰的HA纳米粒在肝纤维化病灶的富集率是未修饰组的4倍。1体内递送过程与关键步骤1.3细胞摄取与内体逃逸细胞摄取方式包括胞吞（巨胞吞、网格蛋白介导胞吞、小窝蛋白介导胞吞）等，载体表面电荷、大小、亲疏水性影响摄取途径。内体逃逸是关键瓶颈，可通过“质子海绵效应”（PEI、PAMAM）、膜融合（脂质体、病毒样颗粒）、光/声刺激响应释放等方式实现。例如，光热响应性金纳米粒在近红外光照射下，局部温度升高，促进内体膜破裂，siRNA释放效率提高60%。2纤维化微环境响应性释放策略纤维化微环境的特殊性（如酸性pH、高MMPs表达、高氧化应激）为智能响应载体设计提供了依据，可实现病灶特异性释放，提高治疗指数：2纤维化微环境响应性释放策略2.1pH响应性释放纤维化组织（如肝纤维化、肺纤维化）的间质pH降至6.5-7.0，低于正常组织的7.4。可设计酸敏感化学键（如腙键、缩酮键）连接载体与siRNA，在酸性环境下断裂释放siRNA。例如，腙键连接的PEI-siRNA复合物在pH6.5下释放率达80%，而在pH7.4下释放率<20%，特异性作用于纤维化病灶。2纤维化微环境响应性释放策略2.2酶响应性释放纤维化组织中MMPs（如MMP-2、MMP-9）、胶原酶等表达显著升高。可设计酶敏感底物（如MMPs可降解的肽序列）连接载体与siRNA，在酶作用下释放核酸。例如，MMP-2敏感肽（PLGLAG）修饰的PLGA纳米粒，在肝纤维化病灶中MMP-2作用下降解，释放siRNA，沉默TGF-β1基因。2纤维化微环境响应性释放策略2.3氧化还原响应性释放细胞质中的谷胱甘肽（GSH）浓度（2-10mM）远高于细胞外（2-20μM），可设计二硫键连接载体与siRNA，在GSH作用下断裂释放核酸。例如，二硫键交联的壳聚糖-siRNA纳米粒，在细胞质高GSH环境下释放siRNA，沉默效率提高3倍，细胞毒性降低50%。3多基因协同沉默策略纤维化是多基因、多通路共同作用的结果，单一靶基因沉默难以完全逆转纤维化，因此多基因协同沉默成为新趋势。生物材料载体可同时负载多种siRNA或siRNA与药物，实现协同治疗：3多基因协同沉默策略3.1多siRNA共递送通过载体设计（如多层纳米粒、脂质体复合物）同时递送针对TGF-β1、α-SMA、CTGF的siRNA，协同抑制纤维化进程。例如，PLGA/PEI多层纳米粒共递送TGF-β1siRNA和α-SMAsiRNA，在肝纤维化模型中胶原沉积减少70%，优于单一基因沉默。083.2siRNA与药物共递送3.2siRNA与药物共递送将siRNA与抗纤维化药物（如吡非尼酮、尼达尼布）共包载，协同抑制炎症、ECM合成和肌成纤维细胞活化。例如，PLGA纳米粒共包载TGF-β1siRNA和吡非尼酮，在肺纤维化模型中协同抑制肺泡炎症和纤维化，疗效优于单一治疗。09生物材料介导纤维化基因沉默的研究进展1肝纤维化研究进展肝纤维化是生物材料介导基因沉默研究最深入的领域之一，靶基因主要包括TGF-β1、α-SMA、CTGF等。例如，Xu等制备了RGD肽修饰的PLGA-PEI纳米粒，负载TGF-β1siRNA，通过静脉注射靶向肝星状细胞，沉默效率达75%，肝纤维化程度显著改善；Zhang等开发基于透明质酸的pH响应性水凝胶，局部注射后持续释放siRNA，沉默CTGF基因，减少胶原沉积，且注射部位无炎症反应。目前，部分肝纤维化基因沉默疗法已进入临床前研究，如siRNA-脂质体复合物（ALN-TTR）已用于转甲状腺素蛋白淀粉样变性治疗，为肝纤维化临床转化提供借鉴。2肺纤维化研究进展肺纤维化因肺泡上皮细胞损伤和成纤维细胞活化异常，基因沉默难度较大。研究者开发了雾化吸入递送系统，提高肺部富集率。例如，Li等制备了壳聚糖-藻酸盐纳米粒，负载TGF-β1siRNA，通过雾化吸入作用于肺组织，沉默效率达60%，减轻博来霉素诱导的肺纤维化；Wang等设计MMPs响应性PEG-PLGA纳米粒，在肺纤维化病灶中特异性释放siRNA，靶向沉默α-SMA基因，抑制肌成纤维细胞活化。此外，干细胞载体（如间充质干细胞MSCs）是肺纤维化基因递送的新策略，MSCs可归巢至肺纤维化病灶，负载siRNA后靶向沉默促纤维化基因，同时发挥抗炎和再生作用。3肾纤维化研究进展肾纤维化以肾小管间质纤维化为主要特征，基因沉默需克服肾小球滤过屏障和肾小管上皮细胞屏障。例如，Chen等制备了叶酸修饰的PEI-PBAE纳米粒，负载COL1A1siRNA，通过肾小管上皮细胞表面的叶酸受体靶向递送，沉默效率达70%，减少肾小管间质胶原沉积；Liu等开发基于胶原的水凝胶，局部注射于肾包膜下，持续释放siRNA，沉默TGF-β1基因，改善肾功能。此外，外泌体作为天然纳米载体，可负载siRNA穿越血-肾屏障，用于肾纤维化治疗，如间充质干细胞来源的外泌体负载miR-29b，可抑制肾纤维化进程。4其他器官纤维化研究进展在心脏纤维化中，研究者开发了靶向心肌成纤维细胞的纳米粒，如抗c-Met抗体修饰的PLGA纳米粒，负载TGF-β1siRNA，沉默效率达65%，减少心肌胶原沉积；在皮肤纤维化（如瘢痕疙瘩）中，硅酮凝胶载siRNA纳米粒通过局部涂抹，靶向成纤维细胞，沉默α-SMA基因，抑制瘢痕增生。这些研究为不同器官纤维化的个性化治疗提供了新思路。10挑战与未来展望1现存挑战尽管生物材料介导的纤维化基因沉默策略取得了显著进展，但临床转化仍面临以下挑战：1现存挑战1.1递送效率与靶向特异性不足现有载体在体内的靶组织富集率仍较低（通常<5%），且细胞摄取和内体逃逸效率有待提高。纤维化组织的ECM屏障和间质高压进一步阻碍载体扩散，影响沉默效果。1现存挑战1.2安全性与免疫原性问题部分生物材料（如阳离子聚合物、无机纳米粒）可能引发细胞毒性或免疫反应；病毒载体存在插入突变风险，非病毒载体的长期安全性仍需验证。例如，高剂量PEI可导致细胞膜损伤和炎症反应；金纳米粒的长期蓄积可能引发器官毒性。1现存挑