南京医科大学：神经祖细胞EV治疗脑缺血后的炎症反应

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南京医科大学：神经祖细胞来源的细胞外囊泡用于治疗脑缺血后的炎症反应

抗炎策略在缺血性中风后的再灌注期间能够预防脑损伤，源自干细胞的细胞外囊泡（EVs）是潜在的免疫调节中的治疗因子。但是，由于未修饰的EVs的靶向性差，因此直接的EVs静脉注射效果较差，而且干细胞衍生的EVs的大规模生产成本阻碍了临床应用。来自南京医科大学高隽教授的研究团队开发了一种RGD-C1C2融合蛋白修饰的EVs，能够靶向缺血性脑的病变区域并抑制了炎症反应，提出了一种潜在的缺血性中风治疗剂。该研究发表于Theranostics杂志上。

缺血性中风（Ischemic stroke）是全球范围内因病死亡的主要原因之一，也是导致后天致残的原因之一。不幸的是，针对缺血性中风的唯一批准的治疗方法是血管再通，但治疗窗口期很短（<4.5小时）。大量研究表明，抗炎症策略有望扩大治疗窗口期并防止再灌注期间的严重脑损伤。反映干细胞功能的源自干细胞的细胞外囊泡（EVs）已成为免疫抑制中的新型治疗物质。

EVs可由所有生物系统中的细胞释放，载有蛋白质、编码和非编码的RNA以及DNA。作为天然的细胞穿梭体，EVs具有多种功能，包括低免疫原性、可生物降解性、包裹内源性生物活性分子的能力以及穿越血脑屏障（BBB）的能力。然而，未经修饰的EV在静脉内给药后迅速在网状内皮系统（RES）中积聚。整合素αvβ3在异常条件下（例如缺血再灌注和肿瘤进展）的血管生成过程中在内皮细胞上表达，但在正常组织的血管中却不表达，已被广泛研究作为诊断探针和治疗药物的靶标。Arg-Gly-Asp（RGD）肽是与整联蛋白αvβ3结合的众所周知的配体。基于RGD的纳米材料已被证明可以成功地将药物或造影剂输送至缺血脑组织。

此前的研究已经开发了各种策略在EVs进行配体修饰。配体修饰的EVs是由工程供体细胞产生的。但是，这个过程很复杂，无法轻易应用于预分离的EVs。该研究团队此前开发了一种化学方法，可使用点击化学方法（叠氮炔炔环加成反应）将靶向肽缀合到EV表面上。这种策略使得配体在24小时内结合在预分离的EV上。Kooijmans等报道了一种诱人的策略，通过与EV膜上的磷脂酰丝氨酸（PS）的亲和力，以快速的“即插即用”方式将重组融合蛋白修饰在EV上。然而，这仅进行了原理验证实验，缺乏体内实验。

干细胞来源的EVs临床转化的另一个障碍是生产相关的成本，因为大规模的EVs分离需要干细胞的补充（因为干细胞扩大培养能力的限制）和每批新批次的验证。ReN细胞是源自人类胎儿大脑腹侧中脑区域的神经祖细胞系，即使经过长时间传代（> 45传代），仍能保持正常的二倍体核型和分化能力。由于ReN细胞部分维持干细胞的特性，ReN细胞衍生的EVs（EVReN）可能具有抗炎特性。

在这项研究中，研究人员在对脂多糖（LPS）刺激的BV2小胶质细胞中，发现EVReN表现出独特的抗炎作用。研究人员将乳粘附素（MFGE8）的C1和C2结构域（统称为C1C2）与PS结合，生成了RGD-4C重组肽（ACDCRGDCFC）与C1C2融合的蛋白肽（RGD-C1C2），并证明RGD-C1C2与EVs之间存在关联。在大脑中动脉闭塞（MCAO）和再灌注（MCAO / R）小鼠模型中，给予RGD-C1C2修饰的EVReN（RGD-EVReN），然后靶向缺血性脑的病变区域。此外，研究人员发现RGD-EVReN可有效抑制中风后炎症反应。EV的miRNA测序揭示了一组在EVReN富集的7个miRNA，可抑制有丝分裂原激活的蛋白激酶（MAPK）的信号传导（一种炎症相关途径）。总体而言，这些数据表明EVReN是一种新型的抗炎物质，将RGD-C1C2加入EVReN可以显著改善其靶向能力和对脑缺血的治疗功效。
参考文献：Targeted delivery of neural progenitor cell-derived extracellular vesicles for anti-inflammation after cerebral ischemia.Theranostics. 2021 Apr 19;11(13):6507-6521.