細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）作為一種天然藥物遞送體系在近年來持續(xù)受到科研人員的關(guān)注。細(xì)胞外囊泡，如外泌體和微囊泡，是細(xì)胞分泌的小膜顆粒（粒徑在40-1000納米）。細(xì)胞外囊泡是細(xì)胞重要的通訊手段，其通過在鄰近細(xì)胞間運送核酸及蛋白質(zhì)來幫助細(xì)胞間完成交流活動。與現(xiàn)有的載藥體系相比，細(xì)胞外囊泡因其天然屬性而能夠逃避吞噬作用、延長藥劑體內(nèi)半衰期以及降低免疫原性。
近期，東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院的劉必成及呂林莉等人報道了一種以白介素（IL-10）作為負(fù)載藥劑的細(xì)胞外囊泡（IL-10+?EVs），可有效治療缺血性腎損傷（AKI）。相關(guān)工作以“Extracellular vesicle–encapsulated IL-10 as novel nanotherapeutics against ischemic AKI”為題發(fā)表在Science?Advances。
IL-10+?EVs的制備和表征
為了制備IL-10+?EVs，RAW 264.7巨噬細(xì)胞首先經(jīng)過鼠源IL-10質(zhì)粒編碼的轉(zhuǎn)染處理，在經(jīng)過刺激以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)變成M2型巨噬細(xì)胞，以此作為IL-10的主要來源。再經(jīng)過孵育，細(xì)胞上清液中的細(xì)胞外囊泡經(jīng)過離心進行收集。圖1顯示，能夠在轉(zhuǎn)染巨噬細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)和近細(xì)胞膜區(qū)域發(fā)現(xiàn)熒光標(biāo)記IL-10，并且相關(guān)的細(xì)胞外囊泡中也發(fā)現(xiàn)IL-10的陽性表達。而這一細(xì)胞外囊泡載藥體系的尺寸經(jīng)過分析在10-500nm范圍。細(xì)胞因子試劑盒檢測則顯示，這一細(xì)胞外囊泡載藥體系中的IL-10含量明顯高于未經(jīng)轉(zhuǎn)染細(xì)胞所產(chǎn)生的細(xì)胞外囊泡。此外，EVs和EVs中的IL-10水平在-80攝氏度保存7天后并沒有觀察到明顯的降解行為；同時，EVs也能保護IL-10不受酸性溶液破壞。
IL-10+?EVs的腎靶向作用
EVs具有多重配體/受體修飾的脂質(zhì)雙分子層膜，能夠與靶向細(xì)胞發(fā)生作用，從而可以加強IL-10靶向腎損傷部位的能力。利用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜的檢測手段，研究人員發(fā)現(xiàn)IL-10+?EVs的整合素表達增高（圖2A和2B）。許多研究均表明，外泌體整合素能夠與血管細(xì)胞的特定分子作用，從而介導(dǎo)炎癥位點的外泌體內(nèi)吞作用。由此，研究認(rèn)為整合素高表達的IL-10+?EVs能夠靶向腎損傷（炎癥）部位。
為了進一步驗證IL-10+?EVs的腎靶向能力，研究人員將熒光標(biāo)記的IL-10+?EVs通過靜脈注射進入小鼠體內(nèi)。活體熒光成像發(fā)現(xiàn)，對照組的熒光集中在肝部，而實驗組小鼠的腎臟部位的熒光明顯增強并在12小時達到最高值，并且熒光隨著腎損傷程度的嚴(yán)重性增大而提高（圖2C-2E）。體外的實驗也表明，IL-10+?EVs能夠被細(xì)胞吸收，特別是損傷細(xì)胞（圖2F和2G）。
IL-10+?EVs治療腎臟缺血/再灌注（I / R）損傷
為了評價IL-10+?EVs的治療效力，研究人員建立了腎臟I / R損傷的小鼠模型，再灌注后通過靜脈注射IL-10+?EVs（每天一次，一共三次）（圖3A）。腎小管上皮細(xì)胞（TEC）的壞死，細(xì)胞碎片的堆積（圖3B-3D）等等腎損傷參數(shù)都表現(xiàn)出劑量依賴性，即隨著IL-10+?EVs劑量的增大而出現(xiàn)減緩態(tài)勢。為了更全面的評估IL-10+?EVs的效力，各組別的腎被制備成切片，組化等檢測顯示（圖3E-3J），治療組的細(xì)胞凋亡現(xiàn)象被有效抑制，并且抗腎損傷分子（KIM-1）在治療組也是高表達的。這些數(shù)據(jù)都說明IL-10+?EVs能夠有效減緩小鼠的缺血性AKI。
結(jié)論
該項工作基于EVs構(gòu)建了可靶向遞送IL-10的載藥平臺，并且闡釋了IL-10+?EVs作為新型納米藥劑用于治療缺血性急性腎損傷的潛力。研究表明EVs介導(dǎo)的藥物遞送具有以下幾個獨特的優(yōu)勢：能夠提高IL-10的藥代動力學(xué)性能使其更加穩(wěn)定、安全并靶向損傷位點；使IL-10不僅對免疫細(xì)胞具有治療效力，也能對腎管細(xì)胞產(chǎn)生作用。機制研究則顯示，IL-10+?EVs通過靶向腎小管細(xì)胞，抑制了雷帕霉素信號傳導(dǎo)的靶標(biāo)，從而使線粒體功能正?；？偠灾?，這一納米藥劑被證明是治療缺血性AKI的有效策略。
參考文獻：
Extracellular vesicle–encapsulated IL-10 as novel nanotherapeutics against ischemic AKI
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