2023年2月13日,中國醫學科學院基礎醫學研究所蔣澄宇教授團隊在SCIENCE CHINA Life Sciences《中國科學:生命科學》發表了“Orally administered BZL-sRNA-20 oligonucleotide targeting TLR4 effectively ameliorates acute lung injury in mice”(靶向TLR4的口服寡核苷酸BZL-sRNA-20可有效緩解小鼠急性肺損傷)的研究論文,該研究發現半枝蓮水煎液中的半枝蓮小RNA 20是細胞因子風暴中關鍵因子TLR4和促炎細胞因子的有效抑制劑,并能挽救新冠、禽流感病毒感染所致的細胞死亡,緩解新冠與細菌誘導的小鼠急性肺損傷。本研究結果提示半枝蓮小RNA 20可能是一種廣譜治療重癥肺炎藥物。
重癥肺炎(severe pneumonia,SP)為肺部組織炎癥性疾病,包括肺部細支氣管、肺間質、肺泡炎癥,病情重,死亡率高,并可進展為急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)。病毒、細菌等感染均可引起重癥肺炎。作為新冠致死最常見的直接原因之一,重癥肺炎現有治療手段有限,臨床藥物的需求十分迫切。以往研究發現,TLR4是細胞因子風暴中的關鍵因子,且在新冠感染的病理過程中扮演重要角色,或許是治療重癥肺炎的潛在藥物靶點。
中國醫學科學院基礎醫學研究所蔣澄宇教授團隊在大量前期研究中發現,中藥水煎液中具有熱穩定性的“湯劑體”(decocosome)在體內外實驗中均展現出良好的治療效果。本研究利用高通量測序技術分析了從半枝蓮水煎液中提取的總RNA,并通過軟件預測,以豐度排序,得到靶向TLR4的前42條小RNA序列。經雙熒光素酶報告基因系統篩選及LPS誘導的細胞炎癥模型驗證,得到半枝蓮小RNA 20為其中最有效的TLR4抑制劑。
A 細胞病變效應檢測;B肺組織Delta變異株N基因、E基因及促炎細胞因子mRNA表達水平;
C MTS檢測細胞活性
已有研究表明,新型冠狀病毒冠狀蛋白可以直接結合并激活TLR4,因此,研究團隊進行實驗探究,發現半枝蓮小RNA 20可挽救H5N1、新冠原始株及其Beta、Omicron變異株感染所致的細胞死亡,抑制細胞病變效應。利用H11-K18-hACE2小鼠建立疾病模型,以合成鞘氨醇(d22:0)與半枝蓮小RNA 20制備本草體模擬中藥水煎液中天然存在的湯劑體并經口服給藥,發現半枝蓮小RNA 20降低了小鼠肺組織新冠Delta變異株N基因、E基因及促炎細胞因子表達水平。
A.B 酶聯免疫吸附試驗檢測促炎細胞因子水平;C 支氣管肺泡灌洗液和血漿中的促炎細胞因子水平;D 肺損傷評分和浸潤性細胞計數
在細菌性重癥肺炎方面,本研究發現,半枝蓮小RNA 20可在蛋白與mRNA水平以劑量依賴的方式降低LPS刺激的細胞炎癥模型中促炎細胞因子水平。并進一步在細菌脂磷壁酸LTA與聚肌苷酸-聚胞苷酸Poly(I:C)誘導的細胞炎癥模型中驗證了這一實驗結果。
在細菌感染體內實驗中,研究團隊發現本草體顯著降低了LPS誘導的小鼠肺損傷模型中支氣管肺泡灌洗液(BALF)和血漿中促炎細胞因子水平并恢復了小鼠的肺功能,緩解小鼠肺損傷。
本研究分析了從半枝蓮水煎液中提取的總RNA,并通過軟件預測、實驗證實半枝蓮小RNA 20為其中最有效的TLR4抑制劑,而后分別在新冠病毒、禽流感病毒、細菌誘導的重癥肺炎體內外模型中進行實驗驗證,結果提示,半枝蓮小RNA 20可能是一種廣譜治療重癥肺炎藥物。
本研究工作得到中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程(2021-I2M-1-022)等項目的資助。中國醫學科學院基礎醫學研究所蔣澄宇教授、中國工程院金寧一院士、中國醫學科學院醫學生物學研究所彭小忠教授和軍事科學院軍事醫學研究院軍事獸醫研究所李霄教授為論文共同通訊作者,中國醫學科學院基礎醫學研究所趙丹丹、秦宇豪博士,劉佳齊博士生為論文的共同第一作者。
原文鏈接https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-022-2219-0