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STEM CELL RES THER|中日友好医院&中科院动物所:人胚干细胞来源细胞外囊泡给药途径对肺纤维化的治疗效果和作用机制

特发性肺纤维化(Idiopathicpulmonary fibrosis, IPF)是一种原因不明的慢性、进行性、纤维化性间质性肺疾病,预后很差,确诊后平均生存期仅为3.8年,5年病死率高达40%,高于多种恶性肿瘤。然而,IPF可供选择的治疗方法有限,除肺移植外,尼达尼布和吡非尼酮是仅有的两种已获批准的抗纤维化治疗药物,但只能减缓肺功能的下降。因此,迫切需要找到治疗这种难治性疾病的新疗法。

间充质干细胞(MSCs)是一种具有免疫调节和组织修复特性的细胞,是IPF细胞治疗的理想候选细胞类型。但传统的MSCs制备方法难以实现MSCs质量可控性,限制了其临床应用。团队前期研究显示,人胚干细胞(hESCs)来源MSC样细胞,也称作免疫与基质调节细胞(IMRCs),可以有效治疗博来霉素(BLM)诱导的肺纤维化,其作用机制可能通过旁分泌功能实现(CellResearch (2020) 30(9):794-809)。由于细胞外囊泡(EVs)是细胞分泌组的重要组成部分,推测IMRC-EVs可能具有与亲本细胞相似的治疗作用。且与细胞治疗相比,EV治疗具有安全性高、容易穿透生物屏障、易于存储和即时可用等优势,是新一代有前景的生物治疗候选药物。但是,影响EV疗效的诸因素并不明确,包括给药剂量、输注途径、亲本细胞类型和预处理条件等。

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本论文主要探讨了输注途径这一因素。由于气管内(IT)或静脉内(IV)给药途径已被广泛用于治疗肺部疾病,本研究在肺纤维化小鼠模型中比较了EVs经IT或IV途径输注后的生物学分布、疗效和潜在机制。经近红外荧光染料标记、活体成像实验发现,IMRC-EVs经IV途径输注时主要分布在肝脏和脾脏;而经IT途径输注时主要分布在肺部,且在BLM处理后的小鼠中,EVs在肺部分布时间延长。

意料之外的是,通过两种途径给予IMRC-EVs表现出相似的肺纤维化减轻、肺功能改善和组织病理改变减轻的治疗效果,可谓“殊途同归”。对不同途径给予IMRC-EVs后的小鼠肺脏进行RNA-seq,结果显示不同输注途径可能影响不同的通路。此外,体外实验表明,IMRC-EVs可以抑制TGF-β诱导的上皮-间质转化(EMT),可能是IT途径治疗的机制之一。综上,本研究证明IMRC-EVs可有效治疗肺纤维化,发现不同给药途径可以得到相似治疗效果,为EVs的潜在临床应用提供了重要实验依据。 

本论文第一作者为哈尔滨医科大学-中日友好医院呼吸医学中心联合培养2018级博士生杨晟楠、中国医学科学院北京协和医学院2018级博士生刘培培、中国科学院动物研究所2020级博士生高婷婷。该工作得到国家自然科学基金(92068108)的资助。

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 参考文献:

ShengnanYang#, Peipei Liu#, Tingting Gao#, Dingyun Song, Xinyu Zhao, Yupeng Li, Jun Wu,Liu Wang, Zai Wang*, Jie Hao*, Chen Wang*, Huaping Dai*. Every road leads toRome: therapeutic effect and mechanism of the extracellular vesicles of humanembryonic stem cell-derived immune and matrix regulatory cells administered tomouse models of pulmonary fibrosis through different routes. Stem CellResearch & Therapy (2022) 13(1):163

 

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