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Front Cardiovasc Med:EVs在心肌修复中的诊疗应用

心血管疾病是全世界人类死亡的主要原因,心肌缺血所造成的损害是加剧心力衰竭和导致死亡的主要因素。成人左心室包含约 2 - 40 亿个心肌细胞,它们是终末分化的细胞,缺乏重新进入细胞周期和增殖的能力。当发生心肌梗死时,大量心肌细胞死亡,最终被瘢痕组织取代。因此,探索新颖的、具有较高临床应用前景的心肌修复策略至关重要。细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)作为细胞间信息交换的重要载体,在心肌血管生成、心肌纤维化和免疫炎症中发挥重要的调节作用,并且有望成为临床治疗心血管疾病的重要方法(或载体)。尽管大量实验表明EVs在治疗心肌损伤方面具有很大的治疗潜力,但对其治疗机制、现阶段临床治疗应用及临床转化前景并未有明确表述。
近日,来自广州中医药大学第二附属医院(广东省中医院)省部共建中医湿证国家重点实验室王磊教授团队联合斯坦福大学Phillip C. Yang教授以“Therapeutic Applications of Extracellular Vesicles for Myocardial Repair”为题在Frontiers in Cardiovascular Medicine发表综述,详细介绍了细胞外囊泡在损伤心肌修复中的作用机制(如图1),系统总结了以细胞外囊泡为载体修复心肌损伤的组装策略、应用、优势及存在的问题,并对未来发展前景进行了展望。
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图1 EVs介导心脏局部和远端通讯的机制
为了提高化学和生物分子药物的治疗效果,研究人员使用了各种规模的纳米颗粒作为药物载体。然而,载体的临床转化面临两大问题:材料和载体的安全性以及网状内皮系统(RES)或单核吞噬细胞系统(MPS)对药物载体的快速清除。与人工材料构建的纳米载体相比,内源性纳米载体具有体内生物相容性的优势,在提高药物递送和治疗效果方面具有广阔的前景。EVs作为纳米载体,具有与细胞膜相似、体积小、带负电荷、免疫细胞识别率低、穿透深层组织等优点。因此,EVs 可作为一种理想的天然纳米材料,用于递送心肌损伤修复活性药物(表1)。
表1 EVs作为载体在心肌修复中的应用总结
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EVs因其良好的组织相容性和低免疫原性而被认为是理想的天然药物载体,但提高载药和靶向递送的效率是EVs用于心脏修复时必须解决的问题。为了提高药物递送的效率,研究人员对 EV进行了各种工程化的改造。例如,可以利用基因工程技术将靶向蛋白质或多肽表达到EVs表面,以提高药物的靶向作用,增强药效。然而,基因改造过程的复杂性极大地阻碍了其广泛应用。最近,已经开发了多种基于物理和化学特性的改性方法。本文作者系统总结了 EVs 作为治疗平台的设计和修饰策略(表2)。
表2 EVs药物装载策略
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作者文中提出了几个关键问题:1.何种细胞源性EVs在心肌修复中最有效;2.如何选择EVs的内容物及装载策略;3.如何监控EVs的制备过程;4.如何高效制备以及纯化外泌体;5.如何最大程度维持EVs在体内的循环以达到治疗目的。此外,在临床转化前还需要解决一些关键问题,例如同种异体细胞产生的EVs带来的免疫原性、个体排斥,体内安全性仍有待证实,必须充分评估体内药代动力学特性、给药方式、安全性才能进行产业化推广。
尽管存在上述挑战,随着细胞给药系统的不断发展和纳米仿生给药系统的临床转化,该领域展现出广阔的发展前景。 
参考文献:
Therapeutic Applications ofExtracellular Vesicles for Myocardial Repair. Front Cardiovasc Med.2021 Dec 9;8:758050.
作者简介:
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王磊,博士,博士生导师,教授,斯坦福大学访问副教授,广东省自然科学杰出青年基金项目获得者,广东省高等学校“千百十”工程省级人才培养对象、广东特支计划-科技创新青年拔尖人才、广东省杰出青年中医人才、广东省中医院青年名中医,广东省中医药科学院心脏微血管病变中医药防治研究团队PI,广州市增城区中医医院副院长(挂职),兼任广东省中西医结合学会冠心病专业委员会副主任委员,世界中医药学会联合会介入心脏病分会、动脉粥样硬化专业委员会常务理事,中国中西医学会心血管病专业委员会、活血化瘀专业委员会委员,中华中医药学会介入心脏病专业委员会委员;获得全国性学会和省部级科技进步奖10项,获得国家专利授权3项;发表论文50余篇;代表论文被中国科学技术信息研究所授予“中国精品科技期刊顶尖学术论文领跑者5000” 称号。
【王磊教授课题组诚聘博士后】
王磊教授课题组——心脏微血管病变中医药防治研究团队是省部共建中医湿证国家重点实验室的重要组成部分,近年来共主持或参与国家级及省级项目16项,更获得广州中医药大学“双一流”大学学科协同创新团队项目支持。目前主要开展中医药防治冠心病的临床及基础研究,与澳门大学中药质量研究国家重点实验室、斯坦福大学心血管病研究所等有良好合作关系,现课题组因发展需要,现诚招博士后2名,请有意应聘者将有关材料发送至邮箱: Dr.wanglei@gzucm.edu.cn
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