2025年6月3日，北京大学药学院天然药物及仿生药物全国重点实验室谢海燕教授团队与南开大学庞代文教授合作，在Nature Biomedical Engineering杂志发表了题为“NAD+ biosynthesis and mitochondrial repair in acute kidney injury via ultrasound-responsive thylakoid-integrating liposomes”的研究论文，该研究开发了一种可超声驱动的新型仿生脂质类囊体系统，通过重塑肾细胞内的NAD+能量代谢过程，高效恢复胞内能量供给和抗氧化能力，治疗急性肾损伤（AKI）。
急性肾损伤（AKI）是常见的高死亡风险危重症，是临床医疗救治的重点和难点，但目前尚无特效药。AKI病因多样，病理生理机制复杂，现有药物研发因靶点不准，无法全面逆转病理生理改变或适应不同类型的AKI，导致临床试验屡屡失败。因此，研发高效、普适性AKI药物和治疗手段迫在眉睫。
肾脏是一个高能量需求器官，然而发生AKI时，肾细胞能量代谢发生严重紊乱，导致能量供给不足，抗氧化能力显著减弱。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）在细胞能量代谢中处于核心地位。它可恢复受损的线粒体，并且作为电子载体介导ATP合成；也是NADPH生成的前体，是调控细胞抗氧化能力的关键。NAD+合成主要包括从头合成以及基于前体补充的打捞途径，其中肾组织细胞NAD+合成主要依赖从头合成途径。但是在AKI过程中，该途径的关键酶QPRT的表达水平显著降低，导致细胞内NAD+水平急剧下降。此外，ATP和NADPH的合成均依赖于电子供应， 然而，肾细胞主要的能量代谢途径脂肪酸氧化在AKI期间严重受损，导致高能电子极度匮乏。类囊体作为植物能量转化的重要场所，具备完整的光驱动电子传递链以及丰富的QPRT，能够高效合成NAD+及其衍生物（如NADH和NADPH）。因此，利用类囊体调控肾脏细胞的能量代谢，有望成为一种极具前景的AKI治疗策略。
鉴于此，谢海燕教授团队以及合作者开发了一种装载L-抗坏血酸（AA）的脂质类囊体LipTk-AA，系统给药后， LipTk-AA可以在AKI肾脏细胞中高效蓄积，进而QPRT高效催化NAD+的从头合成，促进受损线粒体快速恢复。在超声驱动下，AA中的电子通过电子传递链被转运，产生大量NADH，高效合成ATP。同时，AA及其氧化物将AKI肾细胞的糖代谢从糖酵解途径重编程为磷酸戊糖途径，在NAD+存在的情况下合成NADPH，抑制氧化应激。两个方面的协同作用，既可逆转早期AKI，也可预防AKI向慢性肾病转变，在小鼠以及小猪AKI模型中均取得了理想的治疗效果。该策略不仅有望推进AKI的临床治疗，还为以能量代谢退化或过度氧化应激为特征的多种疾病提供了一种崭新的治疗范式。
北京大学药学院、天然药物及仿生药物全国重点实验室谢海燕教授、南开大学庞代文教授为本文的通讯作者。北京大学药学院博士后雷垚为论文的第一作者。该研究获得国家自然科学杰出青年基金、国家自然科学重大项目等项目的支持。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41551-025-01402-y
作者简介：
谢海燕，北京大学博雅特聘教授/博导，国家自然科学杰出青年基金、优秀青年科学基金获得者，教育部“新世纪优秀人才支持计划”和北京市“优秀人才资助计划”入选者，英国皇家化学会会士，中国生物材料学会理事，中国生物材料学会纳米生物材料分会和中国抗癌协会纳米肿瘤学专业委员会常委，Smart Molecules编委，New Journal of Chemistry顾问委员。先后主持国家自然科学重大项目课题、国家重大科学研究计划（973）项目课题等科研项目16项。在Nat. Biomed. Eng., Nat. Common., Sci. Adv., JACS, Angew. Chem. Int. Edit.等刊物发表SCI收录论文百余篇；申请国家发明专利14项，并已授权转化2项，其中1项已投入大批量生产；获省部级自然科学一等奖1项、技术发明特等奖1项。
天然药物及仿生药物全国重点实验室
