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Science Advances:细胞外囊泡递送IL-10治疗急性肾损伤

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发表于 2020-8-15 09:41:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 Johnny 于 2020-8-15 09:41 编辑

Science Advances:细胞外囊泡递送IL-10治疗急性肾损伤近日,东南大学中大医院刘必成/吕林莉课题组在Science Advances杂志(IF 13.116)上发表文章,报道了一种通过工程巨噬细胞来制造负载白介素10(IL-10)的细胞外囊泡(IL-10[size=0.625em]+EV)的方法,用于治疗缺血性急性肾损伤(AKI)。由于EV表面上的粘附成分,通过EV递送IL-10不仅增强了IL-10的稳定性,而且还提高了其对肾脏的靶向性。IL-10[size=0.625em]+ EV的治疗显著改善了缺血/再灌注损伤引起的肾小管损伤和炎症,并有效地预防了向慢性肾脏病的转变。从机理上讲,IL-10[size=0.625em]+ EV靶向肾小管上皮细胞,并抑制了rapamycin信号传导的哺乳动物靶点,从而促进线粒体保持线粒体的健康。此外,IL-10[size=0.625em]+ EV通过靶向肾小管间质中的巨噬细胞有效地驱动了M2巨噬细胞极化。


急性肾损伤(AKI),一种肾功能的突然丧失,发病率和死亡率都很高。此外,AKI常增加患慢性肾脏病(CKD)和终末期肾脏疾病的风险。但是,尚无明确的疗法来治疗既定的AKI或阻止其发展为CKD。白介素10(IL-10)是一种功能强大的免疫调节剂,具有强大的抗炎和组织再生能力。在AKI中,研究表明IL-10可通过限制炎症细胞因子的产生和免疫细胞浸润来保护缺血、顺铂或输尿管梗阻引起的肾脏损伤,表明IL-10可能是一种潜在的治疗方法,解决目前AKI治疗的临床挑战。但是,细胞因子易受化学和物理不稳定的影响,并不可避免地激活循环中的白细胞,这可能会导致治疗效果降低、损害患者。解决该问题的关键是提高IL-10的稳定性并选择性地靶向受损的肾脏。

细胞外小泡(EVs),例如外泌体和微泡,是细胞以组成型或诱导型方式分泌的小膜颗粒(大小为40至1000 nm)。 释放的EV通过将核酸和蛋白质转运至远端或附近的细胞,充当细胞间的信使。最近的研究表明,在从化学治疗到基因治疗的多种情况下,EV具备作为强大而可行的纳米载体进行药物递送的潜力。与现有的递送系统相比,EV的独特优势是其天然来源,这使它们能够逃避吞噬作用,延长治疗剂的半衰期并降低免疫原性。因此,基于EV的药物递送系统可能是操纵IL-10以有效治疗AKI的有吸引力的候选者。

该研究报道了一种有效的方法,用于制备来源于巨噬细胞的负载IL-10的EV(IL-10[size=0.625em]+EV),并研究了IL-10[size=0.625em]+ EV在缺血性AKI鼠模型中的治疗效果。IL-10[size=0.625em]+ EV能够增强IL-10的稳定性,并由于EV表面上的整联蛋白α4β1、α5β1、αLβ2和αMβ2等粘附成分而有效地靶向受损的肾脏。IL-10[size=0.625em]+ EV的治疗不仅可以靶向肾小管间质中的巨噬细胞,而且可以靶向肾脏中的肾小管上皮细胞(TECs),可以显著改善肾脏缺血/再灌注(I/R)损伤,并防止AKI向CKD的转变。具体来说,研究显示IL-10[size=0.625em]+ EV抑制哺乳动物mTOR靶点活性,从而促进线粒体自噬保持TEC中的线粒体适应性。研究结果支持将EV用作IL-10的多功能递送系统,将其作为治疗缺血性AKI的有效策略。


IL-10+EV的制备和表征。
(A)用RFP标记的IL-10转染RAW细胞,然后用地塞米松刺激。通过针对RFP的免疫染色检查了IL-10的细胞内分布。右边的方框是方框区域的热图可视化。比例尺,10 μm。(B)在工程化RAW细胞中对IL-10(绿色)和EV标记CD63(红色)进行免疫染色。(C)在IL-10[size=0.625em]+ EV中对EV相关的标志蛋白(Alix、CD63和CD81)和巨噬细胞相关的标志物(CD68和CD206)进行蛋白质印迹分析。(D)IL-10[size=0.625em]+EV的尺寸分布和代表性TEM图像。(E)热图,显示了从抗体阵列分析获得的每种细胞因子的蛋白质水平。M0 EV:未经处理的RAW细胞产生的EV。(F)EV中IL-10的ELISA分析,以及IL-10[size=0.625em]+ EV中IL-10和IL-10受体的蛋白质印迹分析。(G)通过实时定量PCR测量IL-10[size=0.625em]+EV中的IL-10 mRNA。(H和I)比较IL-10[size=0.625em]+ EV和游离IL-10在不同条件下的稳定性,包括在37°C或-80°C下放置一周,在pH 5.5溶液中悬浮12小时。然后,通过ELISA分析在不同时间点检测IL-10浓度。


IL-10+EV可抑制AKI-CKD转变。
采用35分钟的单侧IRI,再灌注后静脉内注射IL-10[size=0.625em]+EV(200 μg),每24小时连续给药,共3次。在诱发疾病后第4周对小鼠实施安乐死。(A)PAS染色的代表图。比例尺为500 μm(顶部)和200 μm(底部)。矢状截面上的Masson三色染色的代表图。底部是高框区域的放大倍数。比例尺为1 mm(顶部)和200μm(底部)。(C)肾脏组织中胶原I和α-SMA的蛋白质印迹分析。

模式图

参考文献:Tao-TaoTang, Bin Wang, Min Wu, Zuo-Lin Li, Ye Feng, Jing-Yuan Cao, Di Yin, Hong Liu,Ri-Ning Tang, Steven D. Crowley, Lin-Li Lv, and Bi-Cheng Liu. Extracellularvesicle–encapsulated IL-10 as novel nanotherapeutics against ischemic AKI. ScienceAdvances 12 Aug 2020: Vol. 6, no. 33, eaaz0748
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