Sci Adv丨李成/陈潜团队提出“序贯清除NETs”策略，为脓毒症治疗提供新思路

近日，同济大学附属上海市第四人民医院麻醉与 围术期医学 、 脑功能与人工智能转化研究所李成/陈潜团队 在 Science Advances 在线发表研究成果 : Sequential clearance of neutrophil extracellular traps for precision therapy of sepsis ，研究团队构建了集活性氧（ROS）调控、NETs靶向捕获与酶促降解于一体的多功能纳米平台——MOF‑G3‑MNase，提出“序贯清除中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）”的新策略，为阻断脓毒症炎症-凝血恶性循环提供了新的材料学方案与实验依据。

脓毒症是感染诱发宿主反应失调、进而导致危及生命的器官功能障碍的复杂临床综合征。其病理进程并非单一因素所致，而是免疫失衡、氧化应激、炎症风暴与凝血紊乱相互交织、彼此促发的网络性病变。中性粒细胞胞外诱捕网（ neutrophil extracellular traps ， NETs ）本是机体捕获和限制病原体的重要防御武器，但在脓毒症病理环境下， NETs 过度产生且清除受阻，释放大量组蛋白和蛋白酶，损伤血管内皮、促进微血栓形成，并进一步放大远端多器官损害。

当前干预策略多聚焦于 NETs 形成的上游信号或胞外 DNA 的降解单一环节，难以同时遏制 ROS 驱动的 NETosis 异常启动 与已形成 NETs 的持续堆积。如何在有效抑制 NETs 病理效应的同时，避免过度削弱宿主抗菌防御能力，已成为脓毒症精准治疗面临的核心瓶颈。

针对上述挑战，研究团队秉持 “ 抑制生成 - 靶向富集 - 原位清除 ” 三位一体的设计理念，成功构建了多功能纳米复合材料 MOF‑G3‑MNase ，并赋予其三个紧密衔接的功能模块： MOF‑818 核心具备类超氧化物歧化酶（ SOD ）和类过氧化氢酶（ CAT ）活性，可高效清除过量 ROS ，从源头抑制 NETosis 的异常触发；表面修饰的第三代聚酰胺 ‑ 胺树枝状大分子（ PAMAM‑G3 ）通过静电相互作用高效富集带负电的 NETs 及其核酸 ‑ 蛋白复合物；负载的 微球 菌 核酸酶（ MNase ）则在 NETs 富集界面直接切割其 DNA 骨架，实现已形成 NETs 的快速降解。这一设计将上游氧化应激调控与下游 NETs 清除有机融合，形成 “ 减少新生、集中捕获、就地清除 ” 的闭环调控，精准打断 “ROS‑NETs‑ 炎症 ” 自我放大回路。

研究团队首先完成了 MOF‑G3‑MNase 的构建与系统表征，证实其具备显著的类 SOD 及类 CAT 活性，能高效清除超氧阴离子并分解过氧化氢。同时， PAMAM‑G3 修饰显著增强了纳米平台对 NETs 的结合与富集能力，为后续 “ 捕获 ‑ 降解 ” 奠定了关键基础。随后，在经典 CLP 脓毒症小鼠模型中，团队系统评价了 MOF‑G3‑MNase 的治疗效果。结果显示，与未治疗组相比， MOF‑G3‑MNase 显著降低循环中 NETs 标志物（ dsDNA 和 CitH3 ）水平，并明显下调 IL‑1 β 、 IL‑6 和 TNF‑ α 等关键炎症因子；与此同时，中性粒细胞内 ROS 水平明显下降， CitH3 表达和 NETs 形成均受到显著抑制。尤为重要的是，时间序列共聚焦成像直观观察到材料与预先形成 NETs 的动态相互作用：早期 MOF‑G3‑MNase 快速与 NET 结构共定位，随后 NET‑DNA 网络逐渐碎裂并减少，为 “ 捕获 ‑ 降解 ” 序 贯机制 提供了直接的动态影像证据。 与游离 DNase I 及 PAD4 抑制剂 GSK484 相比， MOF‑G3‑MNase 对循环 dsDNA 和 CitH3 的清除效果更为突出。

对于脓毒症治疗而言，降低炎症指标只是过程，改善器官功能与最终生存结局才是硬核终点。组织病理学评估显示， CLP 小鼠出现明显的肺、肝、肾损伤，而 MOF‑G3‑MNase 治疗后各组织结构得到显著保护，炎性细胞浸润和组织损伤明显减轻；血清 AST 、 ALT 、 TBIL 、 CREA 和 BUN 等器官功能指标亦同步改善。凝血功能检测进一步表明， MOF‑G3‑MNase 可有效纠正脓毒症诱导的 FIB 、 PT 、 APTT 及 TT 异常，提示该策略在缓解 NETs 相关炎症的同时，也有助于改善凝血紊乱状态。最终， MOF‑G3‑MNase 治疗显著提升了小鼠临床评分，并显著提高重症脓毒症小鼠的生存率。

为增强研究的临床转化价值，团队并未止步于动物实验，而是进一步采集脓毒症患者外周血，分离血浆和中性粒细胞进行体外验证。在患者来源样本中， MOF‑G3‑MNase 同样展现出明确效应：患者血浆中胞外 dsDNA 明显减少，中性粒细胞培养体系中 dsDNA 和 CitH3 均显著下降，同时 IL‑1 β 、 IL‑6 和 TNF‑ α 等炎症因子水平亦显著降低。为深入揭示其分子机制，团队对 CLP 小鼠骨髓来源中性粒细胞进行 RNA 测序分析， 转录组结果 显示，治疗后中性粒细胞发生了广泛的转录重编程，差异基因富集于免疫、炎症及氧化还原相关通路； KEGG 分析进一步提示，硫代谢、铁死亡、卟啉代谢及甘油磷脂代谢等多条与氧化应激和代谢稳态密切相关的通路均发生显著改变。蛋白水平实验发现， MOF‑G3‑MNase 并未明显改变 NF‑ κ B p65 总蛋白水平，而是显著抑制 CLP 诱导的 p65 磷酸化，提示该纳米平台主要通过负向调控 NF‑ κ B 活化通路发挥抗炎作用，而非简单改变总表达量。

该研究主要在上海市麻醉与脑功能调控重点实验室及同济大学医学院脑功能与人工智能转化研究所完成，熊利泽教授对本课题给予全程重要指导。

原文链接：10.1126/sciadv.aef3930

制版人： 十一

学术合作组织

（*排名不分先后）

战略合作伙伴

（*排名不分先后）

推荐直播

转载须知

【非原创文章】本文著作权归文章作者所有，欢迎个人转发分享，未经作者的允许禁止转载，作者拥有所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

点击主页推荐活动

关注更多最新活动！