The Innovation | 打开利用细胞外囊泡治疗缺血性卒中的新思路

导

读

受大自然生物进化的启发，本文以细胞分泌的细胞外囊泡为纳米药物，充分利用其跨越血脑屏障、低免疫原性及良好生物相容性等特点，运用点击化学法及微流控微球递送技术，对细胞外囊泡进行工程化修饰，实现缺血区神经干细胞募集并诱导其向神经元分化，为缺血性卒中治疗带来了新疗法，这为中枢神经系统疾病治疗提供了新思路。

图1 图文摘要

细胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）是细胞分泌的膜衍生信号纳米粒子，包含有生物活性分子，如脂质、核酸和蛋白质等天然细胞间信号分子，因其可穿过血脑屏障、免疫原性低及生物相容性高等特点，EVs是一类前景广阔的天然纳米药物及载体，可通过工程化改善应用于中枢神经系统疾病的治疗。

以缺血性卒中为例，由于损伤区域的神经干细胞（NSCs）数量有限、神经元分化效率低，缺血区神经再生能力非常之有限。本文以促修复型小胶质细胞分泌的EVs（具有促神经干细胞向神经元分化的作用）为核心，通过点击化学将促NSC募集信号分子基质细胞衍生因子1 (SDF-1)修饰到EVs表面，体外通过免疫荧光、电镜等表征证实SDF-1可成功修饰在EVs上并不影响其形态。研究人员通过进一步实验证明，相较于EVs，通过尾静脉注射的SDF-1-EVs可有效增强NSC迁移及向神经元分化，并显著减少脑萎缩体积，这表明工程化SDF-1-EVs大大增强了对缺血性脑损伤的治疗效果。

卒中后的神经修复是一个长期过程，但单次给予游离EVs难以实现长效治疗。为解决该问题，研究者创新性地选择了微流控技术制备的水凝胶微球（MS）作为可缓慢释放工程化细胞外囊泡的富集体（S-EVs@MS），脑内定点注射以期实现缺血性卒中后长期神经修复的目的。研究人员制作出直径约200微米的MS进行S-EVs的装载，其装载效率可达80%。体外释放结果显示，S-EVs可从微球中持续缓慢释放，15天后释放量达到46%。此外体外细胞毒性试验发现，MS表现出良好的生物相容性。研究人员也进一步在卒中模型鼠中验证出S-EVs@MS具有更强大的促神经修复作用。

总结与展望

研究人员利用天然EVs作为纳米药物，构建了两种不同类型的工程化EVs作为神经干细胞募集和分化诱导的信号分子，并在实验性啮齿动物缺血性卒中模型中成功实现了神经再生。本文探索了工程化EVs用于全身和局部递送治疗神经系统疾病的可能性。这类工程化EVs治疗策略在中枢神经系统疾病、心血管疾病、骨与关节再生、癌症、伤口愈合乃至自身免疫性疾病等领域中的临床诊断、监测、治疗和护理方面都显示出巨大的研究前景。

责任编辑

谢 峻    南京大学

杨 鋆    首都医科大学

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原文链接：https://www.cell.com/the-innovation/fulltext/S2666-6758(23)00022-X

本文内容来自Cell Press合作期刊The Innovation第四卷第二期以Letter发表的“Engineered extracellular vesicles for ischemic stroke treatment” (投稿: 2022-11-04；接收: 2023-02-13；在线刊出: 2023-02-15)。

DOI: https://doi.org/10.1016/j.xinn.2023.100394

引用格式：Ruan H., Li Y., Zheng D., et al. (2023). Engineered extracellular vesicles for ischemic stroke treatment. The Innovation. 4(2),100394.

作者简介

阮慧瞳，副研究员，硕士生导师，上海交通大学医学院附属瑞金医院/上海市伤骨科研究所，主要从事智能化药物递送系统策略开发。

http://www.cuiwenguo.com/page136?article_id=10

汤耀辉，上海交通大学生物医学工程学院副教授，博士生导师，科技部国家重点研发计划首席青年科学家，长期从事神经生物学和神经病学，特别是脑血管疾病的转化医学研究。

https://bme.sjtu.edu.cn/Web/FacultyDetail/9

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