以負載mlRF9S2C的奈米粒子和組蛋白去乙醯酶抑制劑Givinostat建立細胞激素風暴小鼠模型

細胞激素風暴(Cytokine Storm)指當免疫系統受到強烈刺激時，免疫細胞過度活化，導致細胞激素在短時間內大量釋放，引發全身性發炎反應，最終可能造成多器官衰竭甚至死亡。因參與機轉複雜，使得建立該類型之動物模型變得困難，無法用於治療藥物篩選。先前研究發現，IRF9-S2C蛋白(interferon regulatory factor 9, IRF9; Signal transducer and activator of transcription 2 C-terminal domain, S2C; IRF9-Stat2 c-termianl domain fusion protein)可模擬ligand-dependent transcriptional activator (ISGF3)複合物活性，增強先天免疫的基因表現，及誘發細胞激素風暴活化蛋白。ISGF3複合物活性受Protein Inhibitor of Activated STAT (PIAS)家族蛋白負回饋調控，而組蛋白去乙醯酶(Histone deacetylases)與PIAS家族蛋白互相作用也參與了這一負回饋調控。此外，小分子甲殼素/聚穀氨酸核酸奈米載體運輸IRF9-S2C DNA (LMWCSrNP-zIRF9S2C)，能在斑馬魚誘發強烈先天免疫基因表現，可作為先天免疫促進劑。
本研究基於先前發現，結合LMWCSrNP-mIRF9S2C奈米粒子與組蛋白去乙醯酶抑制劑Givinostat，建立細胞激素風暴小鼠動物模型，以作為開發治療藥物的篩選平台。首先，mIRF9-S2C (mouse IRF9-S2C)能在A549人類肺癌細胞、NIH-3T3 (mouse embryonic fibroblast)小鼠胚胎纖維母細胞中，活化先天免疫基因表現的轉錄活性及誘發細胞激素風暴標誌物蛋白(IL-1β、IL-6)表現量，低劑量Givinostat會藉由特異性抑制PIAS3蛋白，及提升外源轉染基因表現來進一步增強轉錄活性與細胞激素的表現量。最後以LMWCSrNP-mIRF9S2C結合Givinostat在小鼠中建立細胞激素風暴動物模式，先利用負載率、動態光散射(Dynamic Light Scattering, DLS)及穿透式電子顯微鏡(Transmission electron microscope, TEM)分析粒子特性，找出組裝奈米粒子的最佳重量比為10:4:1。再將高劑量LMWCSrNP-mIRF9S2C奈米粒子結合低劑量Givinostat，靜脈注射至小鼠後，發現小鼠生理狀態異常，包含體態委靡、體重下降，且病理學分析發現肝臟、脾臟、肺臟、腎臟組織損傷嚴重，造成小鼠全身性發炎與多器官衰竭。本研究證實LMWCSrNP-mIRF9S2C奈米粒子結合Givinostat能夠誘發細胞激素風暴的產生。因此，本研究可能提供一個有效的細胞激素風暴小鼠模型來探索細胞激素風暴的機制、免疫學變化和治療方式。