中大新聞網(wǎng)訊（通訊員李賽群、唐艷麗）角膜是維持清晰視覺(jué)的前提和基礎(chǔ)，化學(xué)性外傷、免疫性疾病引起的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致傷口愈合延遲，破壞角膜正常結(jié)構(gòu)與功能，嚴(yán)重者如角膜堿性化學(xué)傷導(dǎo)致失明，嚴(yán)重威脅患者視力健康?，F(xiàn)有的臨床治療方法存在諸多局限性，促使研究者不斷探索高效、安全的創(chuàng)新療法。
近期，中山大學(xué)中山眼科中心袁進(jìn)教授團(tuán)隊(duì)，成功構(gòu)建了具有靶向抗炎作用的工程化外泌體，創(chuàng)新性的與可溶性微針給藥體系相結(jié)合，顯著抑制角膜堿燒傷導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)，改善角膜堿燒傷預(yù)后。研究成果近日以題為“Engineered Mesenchymal Stromal Cell Exosomes-Loaded Microneedles Improve Corneal Healing after Chemical Injury”發(fā)表在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊ACS Nano（中科院Top一區(qū)）。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)基質(zhì)金屬蛋白酶（MMPs）可切割肽鏈將抗TNF-α抗體（aT）連接于脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體（ADSC-Exo）表面構(gòu)建工程化外泌體（aT-Exo），通過(guò)電鏡、免疫熒光共定位、納米流式及Zeta電位檢測(cè)等方法檢測(cè)aT-Exo的特征（圖1）。
圖1. aT-Exo的構(gòu)建、形貌及性能表征
構(gòu)建小鼠角膜堿燒傷模型，結(jié)膜下注射aT-Exo，動(dòng)態(tài)分析證實(shí)抗TNF-α抗體修飾的工程化外泌體制備技術(shù)，提高aT利用率同時(shí)，增強(qiáng)外泌體抗炎特異性，顯著下調(diào)堿燒傷角膜炎癥損害并促進(jìn)角膜損傷修復(fù)（圖2）。
圖2. aT-Exo通過(guò)抑制炎癥減輕角膜化學(xué)損傷
在角膜上皮細(xì)胞與M1型巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)體系中，aT-Exo可以通過(guò)促進(jìn)巨噬細(xì)胞M2型極化，顯著降低共培養(yǎng)體系中的TNF-α、MMP9、IL-6和IL-1β表達(dá)（圖3）。
圖3. aT-Exo通過(guò)抑制炎癥因子的釋放保護(hù)角膜上皮細(xì)胞
為了克服傳統(tǒng)眼局部給藥，組織穿透性和生物利用度低的局限性，研究團(tuán)隊(duì)采用聚乙烯醇（PVA）構(gòu)建微針（MNs）陣列，實(shí)現(xiàn)工程化外泌體跨角膜上皮遞送。顯示載外泌體微針具有足夠的強(qiáng)度有效穿進(jìn)角膜基質(zhì)層，相比于傳統(tǒng)給藥方式，MNs具有更高的角膜藥物利用率和更長(zhǎng)的藥物釋放時(shí)間，實(shí)現(xiàn)外泌體的靶向遞送（圖4）。
圖4.MNs的構(gòu)建和跨角膜上皮藥物遞送評(píng)價(jià)
小鼠角膜堿燒傷動(dòng)物模型中，aT-Exo分別通過(guò)滴眼液（E-Drop）、結(jié)膜下注射（E-Conj）和微針（E-MN）形式進(jìn)行給藥，結(jié)果顯示MNs遞送系統(tǒng)能夠有效提高外泌體的生物利用度，增強(qiáng)角膜炎癥控制效果（圖5）。
圖5. MNs遞送aT-Exo干預(yù)小鼠角膜堿燒傷
該研究通過(guò)構(gòu)建aT-Exo，靶向抑制角膜堿燒傷引起的炎癥反應(yīng)，促進(jìn)角膜的修復(fù)和再生，結(jié)合構(gòu)建的PVA-MNs實(shí)現(xiàn)外泌體的精確和持續(xù)角膜遞送，展示了工程化外泌體干預(yù)角膜炎癥相關(guān)疾病的臨床應(yīng)用前景，同時(shí)證實(shí)微針技術(shù)在眼部生物活性納米藥物遞送中的潛力 (圖6) 。
圖6. 裝載工程化外泌體（aT-Exo）的微針體系效果機(jī)制模式圖
中山大學(xué)中山眼科中心、眼病防治全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為第一單位，中山眼科中心袁進(jìn)教授、李賽群副主任醫(yī)師和香港大學(xué)劉璐教授為共同通訊作者，中山眼科中心余菲博士后、趙軒副研究員和汪倩博士后為共同第一作者。
