NBE | 2篇！首都医科大学陶勇等团队合作开发治疗玻璃体视网膜疾病的新策略

玻璃体视网膜疾病包括一系列威胁视力的疾病。其中，视网膜缺血再灌注损伤(RIRI)是许多玻璃体视网膜疾病中常见的病理过程。如果视网膜中央动脉或分支动脉阻塞，视网膜供血区会受到损伤，随后的血管再通甚至会加重组织损伤，造成长期缺血-再灌注视网膜损伤。

2023年10月23日，首都医科大学陶勇、中国科学院过程工程研究所马光辉及魏炜共同通讯在Nature Biomedical Engineering（IF=28）在线发表题为“Exosome-loaded degradable polymeric microcapsules for the treatment of  vitreoretinal diseases”的研究论文，该研究报告了带有微孔的外泌体负载的可降解聚乳酸-羟基乙酸微胶囊治疗玻璃体视网膜疾病的疗效。

在小鼠视网膜缺血再灌注损伤模型的玻璃体内注射中，包封小鼠间充质干细胞来源的外泌体的微胶囊在玻璃体下腔中沉淀，释放外泌体一个多月，使其降解，并使视网膜厚度恢复到接近健康视网膜的厚度。在患有支原性葡萄膜炎的小鼠和非人灵长类动物中，玻璃体内注射装载了猴调节性T细胞外泌体的微胶囊，导致炎症细胞水平大幅降低。外泌体包封微胶囊可以冷冻干燥，可能为玻璃体视网膜疾病提供替代治疗方案。

另外，2021年7月26日，首都医科大学陶勇，中国科学院过程工程研究所魏炜及澳大利亚昆士兰大学余迪共同通讯（首都医科大学为第一单位）在Nature Biomedical Engineering 在线发表题为“Reduction of choroidal neovascularization via cleavable VEGF antibodies conjugated to exosomes derived from regulatory T cells”的研究论文，该研究旨在验证炎症在眼部新生血管疾病发病机制中的作用，并通过利用 VEGF 和炎症的协同活性促进眼部新生血管形成，开发一种针对 VEGF 和炎症的联合疗法。 该研究设计了源自调节性 T (Treg) 细胞 的外泌体(rEXS) ，并使用肽接头 (cL) 将它们与 aV 结合，在炎性病变中会被基质金属蛋白酶 (MMP) 切割。 该研究认为纳米药物 rEXS-cL-aV 将利用 rEXS 定位于新血管化病变的能力，并在 MMP 介导的切割后释放 rEXS 和 aV 以抑制炎症和 VEGF 活性。该研究使用 CNV 的小鼠和非人灵长类动物模型证实了这种活性，以开发具有增强治疗效果的治疗方法（点击阅读）。

目前，针对缺血性视网膜病变及其并发症的治疗方法主要有激光光凝、眼内药物注射和玻璃体视网膜手术等，但这些方法均存在局限性和风险，如注射药物的副作用和术中或术后并发症等。后葡萄膜炎是一组影响脉络膜和视网膜的眼内炎症性疾病，是另一种高发病率的玻璃体视网膜疾病。虽然类固醇药物的传统治疗是有效的，但39-43%的长期治疗患者报告了类固醇性白内障的形成或进展，其中40%的患者报告了眼压升高。因此，迫切需要开发一种治疗玻璃体视网膜疾病的治疗方式。

受到不同医学领域中各种基于细胞的疗法的推动，例如改善心脏功能的间充质干细胞 （MSCs） 和治疗自身免疫性疾病的Treg细胞，研究人员已经探索了基于细胞的疗法在眼科中的可能性。例如，据报道，在RIRI模型中，玻璃体内注射MSCs可减少视网膜细胞的死亡，并已被用于治疗临床患者的大黄斑孔。尽管有一些积极的结果，但细胞治疗在眼科中的应用遇到了一系列问题。从医学角度来看，病理微环境对治疗细胞的功能有严重的负面影响。低氧张力、高氧化应激和营养剥夺可导致玻璃体内注射后治疗细胞存活率低，从而导致治疗效果有限。研究人员还报道了干细胞转化为不良细胞(如肌成纤维细胞)的风险，这可能导致治疗效果差和不良副作用。在临床转化方面，分离和培养治疗细胞需要很长时间，这使得它们无法作为可用于急性环境的现成产品进行潜在应用。这限制了这些基于细胞的技术的临床可行性。

MExo对OGD/R诱导的661W细胞(体外RIRI模型)影响的实验设计示意图（图源自Nature Biomedical Engineering ）

已知许多细胞类型的治疗益处涉及旁分泌机制。被称为外泌体的小分泌囊泡在多泡体(MVBs)中产生，含有胞质蛋白、脂质和遗传因子，在细胞间通讯和细胞相互作用中起着独立的作用。此外，外泌体在冻干/再水合循环(Lyo/Reh)后仍保持治疗活性，不受病理微环境的影响，否则可能改变表型或降低活性。考虑到这些特性，外泌体可用于保留治疗细胞的益处，同时克服与整个活细胞一起工作的局限性。此外，作者设想使用“伪细胞”在将外泌体装载和密封到多腔微胶囊的基础上连续释放治疗性外泌体，以模拟小囊泡进入天然细胞的MVBs的运输。

该研究报告了这种伪细胞概念在实际技术中的发展。该研究广泛地描述了伪细胞在患有玻璃体视网膜疾病的小鼠和非人灵长类动物模型中的治疗效用。首先，使用典型的梯度离心和超离心相结合的方法从细胞上清中分离外泌体。然后，将外泌体(Exo)装载到聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)微胶囊(Cap)稳定的多腔内部，并诱导轻度自愈过程，在此过程中，表面毛孔愈合，产生“ExoCap”假细胞。在确认了它们的冻干储存能力后，作者观察到，在玻璃体内注射后，ExoCap在玻璃体腔的下区沉淀，治疗外泌体随着微胶囊的降解而不断释放。

最后，利用RIRI和引发的分枝杆菌葡萄膜炎(PMU)模型，检测了两种不同的ExoCap制剂的治疗效果，分别基于间充质干细胞衍生外泌体(MExo)和Treg细胞衍生外泌体(TrExo)的微胶囊化。ExoCap保持了较高的活性，这表明ExoCap有潜力成为一种适用于急性环境的现成产品。此外，ExoCap系统的多功能性可以扩展到玻璃体视网膜疾病之外。它可以作为细胞疗法的替代疗法用于其他疾病，如脊髓损伤、关节软骨损伤和急性心肌梗死，进一步强调了其作为替代疗法的潜力。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41551-023-01112-3

转自：“iNature”微信公众号

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