背景:骨关节炎(Osteoarthritis,OA)是一种引起关节疼痛和功能障碍的关节炎。作为最常见的关节炎类型,它影响到全世界超过2.4亿人。虽然OA通常被归因于长期异常的机械磨损,但现在它被理解为一种发病机制复杂的疾病,涉及关节软骨的破坏、骨重塑和关节炎症。高龄、女性、肥胖、既往关节损伤(如踝关节骨折或膝关节韧带撕裂)、关节解剖异常(VP-16化学结构如髋臼过浅)、OA家族史等因素均会增加患OA的风险。其治疗的主要目标是减轻症状和改善关节功能。大量镇痛药物和软骨营养润滑剂被长期用于治疗OA。但是尽管接受了上述治疗,大多数ONirogacestat供应商A患者仍会出现持续性疼痛和功能丧失。因此我们迫切需要开发出一种安全有效的、能够阻断OA进展的药物。目的:OA的发展伴随着软骨的退变和炎症,因此合成一种既具有抗炎特性又具有软骨修复能力的药物提供了一种很有前途的治疗策略。在这里,我们试图设计并合成一种由重组IL-1受体拮抗剂嵌合蛋白(IK)和硫酸软骨素(CS)组成的自组装纳米生物制剂ICN,使其能够在OA治疗中展现抗炎和软骨修复协同作用的优越性。方法和结果:我们将IL-1受体拮抗剂(IL-1Ra)与类弹性蛋白(Val-Pro-Gly-Lys-Gly)_(72)的基因序列进行融合并重组到p ET25b表达载体上。把上述质粒转入大肠杆菌BLR(DE3)细胞中进行IK蛋白的大量表达,然后通过镍柱亲和层析、阳离子交换层析和分子筛层析等步骤进行纯化。Zeta电位检测显示IK的平均正电荷为22.4 m V。IK通过静电相oral biopsy互作用与带负电荷的CS结合并自组装成纳米颗粒ICN。我们还通过Zeta电位、TEM和RP-HPLC试验对纳米颗粒进行了全方位的表征。检测结果表明:ICN呈现形态均一的球形;平均尺寸和平均电荷电位分别为16.7 nm、-27.8 m V;IK与CS的摩尔比约为1:31.73,载药效率约为48.85%。使用CCK8试验和免疫荧光染色检测了ICN和IK的体外细胞毒性和生物活性。结果显示,ICN在0-400μg/m L的浓度范围内均没有表现出明显的细胞毒性,软骨细胞的形态也没有发生变化;软骨细胞膜上的IK显示出比IL-1Ra更高的荧光强度,表明其与软骨细胞有更强的结合亲和力,但是由于ICN在短时间内释放IK不完全,ICN的荧光强度略低于IK;IL-1Ra、IK和ICN均能够显著抑制IL-1β诱导的软骨细胞凋亡。同时使用ELISA分析了不同处理条件下软骨细胞中Col II的表达水平。由于其协同抗炎和软骨修复特性,ICN显著促进软骨细胞中Col II的表达。最后以多次注射蛋白药物后检测小鼠血清中抗体的方式证明了纳米生物制剂ICN低免疫原性的特性。对于体内实验,通过建立骨关节炎大鼠模型分析了ICN的体内生物疗效。采集膝关节和滑液进行组织学分析和细胞因子检测。此外,还通过Micro-CT观察了关节的整体形态,并采用OARSI评分对OA严重程度进行分级。在骨关节炎大鼠模型中,ICN表现出良好的抗炎和软骨修复效果。在组织学上抑制了滑膜炎症和骨赘形成,并在行为学上减轻OA引起的疼痛症状。此外,由于其协同机制,ICN显著促进软骨基质中Col II和GAGs的表达,并下调了IL-1β信号通路下游炎症因子ADAMTS-4、MMP-13、PGE2的水平。结论:综上所述,我们通过非共价结合的方式制备了一种双功能纳米生物制剂。ICN具有出色的协同抗炎和软骨修复特性,对OA有良好的治疗作用。它为OA疾病阻断药物的开发和纳米生物医学的研究提供了新策略。