空军军医大学金岩团队《Nat. Biomed. Eng.》：磁性纳米颗粒操纵内源性外泌体分布促进组织再生方面取得新进展

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近日，空军军医大学金岩、刘世宇团队和西安交通大学陈鑫团队合作在国际知名学术期刊Nature Biomedical Engineering发表了题为“Treatment of infarcted heart tissue via the capture and local delivery of circulating exosomes through antibody-conjugated magnetic nanoparticles”的研究论文（图1）。该研究通过构建双抗体修饰的pH响应性磁性纳米颗粒，体内操纵外泌体生物学分布并靶向至心肌梗死区域，利用内源性外泌体的治疗作用促进心梗后血管化并提升心功能。该研究首次提出按需操纵内源性外泌体生物学分布的策略，建立了基于细胞外囊泡的疾病治疗新方法。

图1 文章首页信息

近年大量研究发现，细胞外囊泡（外泌体、凋亡小体等）在机体稳态维持和疾病发生中发挥重要作用，其生物学效应的发挥依赖于其在体内的数量和分布，因此，调控细胞外囊泡的体内分布有望成为疾病治疗的新方法。然而，细胞外囊泡运动和分布的体内调节机制尚不明确，因此按需操控内源性囊泡的生物学分布用于疾病治疗的方法尚未建立。

空军军医大学金岩、刘世宇团队长期从事干细胞及细胞外囊泡的生物学功能研究，在前期工作的基础上，通过结合外泌体的生物学功能和纳米材料高度可塑性的优势，成功构建体内“囊泡运载器”（Vesicle Shuttle），将心梗后体内具有促血管化作用的外泌体捕获并靶向收集至梗死区，促进心功能恢复。西安交通大学化工学院陈鑫团队长期从事生物医用材料的研究，本研究以pH响应性磁性纳米颗粒为构建内核，通过两种功能抗体的修饰，实现了“囊泡运载器”捕获内源性外泌体并将其靶向运送至梗死区，并在特定酸性微环境中释放外泌体，实现外泌体在局部区域的富集（图2）。

图2. 体内捕获外泌体、靶向至心梗区域及响应性释放示意图

研究发现，在啮齿类动物心肌梗死模型中，利用双靶向功能的磁性纳米颗粒能够将内源性外泌体捕获并释放到梗死区域，有效促进心功能恢复并促进血管化。本研究以操纵内源外泌体生物学分布治疗心肌梗死为模型展开，建立了基于细胞外囊泡分布调控的疾病治疗新方法，也为调控其他与疾病相关的细胞外囊泡的生物学分布提供了新思路。

以上研究成果发表于国际知名学术期刊Nature Biomedical Engineering（2020，IF=18.95）。该研究工作由空军军医大学金岩教授、刘世宇副教授团队和西安交通大学陈鑫研究员团队合作完成。空军军医大学刘世宇副教授、西安交通大学陈鑫研究员、空军军医大学组织工程中心鲍丽丽和西安交通大学博士研究生刘涛为本文共同第一作者，金岩教授和陈鑫研究员为共同通讯作者。

论文信息

Shiyu Liu*, Xin Chen*#, Lili Bao*, Tao Liu*, Pingyun Yuan, Xiaoshan Yang, Xinyu Qiu, J. Justin Gooding, Yongkang Bai, Jiajia Xiao, Fengxing Pu, Yan Jin#. Treatment of infarcted heart tissue via the capture and local delivery of circulating exosomes through antibody-conjugated magnetic nanoparticles. Nature Biomedical Engineering. DIO: https://doi.org/10.1038/s41551-020-00637-1.

原文链接

https://www.nature.com/articles/s41551-020-00637-1

团队介绍：

金岩教授，教授、主任医师、博士生导师。“长江学者”特聘教授、国家杰出青年基金获得者、教育部“创新团队”牵头人；入选“2015中国科学年度新闻人物”和“2016全国优秀科技工作者”；中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会主任委员（2015-2019）；中华口腔医学会口腔生物医学专业委员会主任委员（2017-2020）。

刘世宇副教授，入选教育部“青年长江学者”，中国科协“青年人才托举工程”项目，陕西省青年科技新星。研究成果在Cell Metabolism、Nature Biomedical Engineering、Science Advances、Autophagy、Cell Death Differ等杂志发表。担任颅颌面再生与修复教育部工程研究中心副主任，Bio-design and Manufacturing杂志副主编。

陈鑫研究员，国家级青年人才，西安交通大学化工学院院长助理、高分子所所长，陕西省“百人计划”教授。主要从事环境响应性智能药物/基因靶向传递与控释材料、新型仿生组织工程材料、生物化学微纳传感器的研究，研究成果在Nature Biomedical Engineering、Science Advances、ACS Nano、Advanced Functional Materials等期刊发表。

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