Theranostics︱重庆医科大学蒋宁/彭奇龄/王建为团队开发可逃避免疫监视的重编程外泌体保护线粒体缓解肝缺血再灌注损伤

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撰文︱刘闪闪，张腊 

责编︱王思珍

肝缺血再灌注损伤（Hepatic Ischemia/Reperfusion Injury，HIRI）是肝切除和移植等肝脏手术中不可避免的病理性损害，也是围手术期患者并发并发症及死亡的重要原因之一。 目前，治疗肝缺血再灌注损伤仍然具有重大挑战，主要归因于肝脏内存在大量的驻留巨噬细胞（Kupffer细胞）以及与其相关的病理生理机制的复杂性。因此，亟需开发一种有效治疗方案以规避Kupffer细胞监测并实施多层次治疗策略。

近日，重庆医科大学基础医学院蒋宁/彭奇龄/王建为团队在Theranostics上发表了题为 “Reprogramming Exosomes to Escape from Immune Surveillance for Mitochondrial Protection in Hepatic Ischemia-Reperfusion Injury” 的研究。该研究通过重编程使外泌体过表达跨膜蛋白CD47这一“伪装斗篷”，与巨噬细胞膜表面SIPRα结合后释放“别吃我”的信号，逃逸免疫监视。此外，通过将HuR与CD47胞质侧融合，赋予外泌体以HuR的RNA结合功能，增加其携带miRNAi（miRi）的能力。最后，采用电穿孔技术将外泌体作为化合药物环孢素A（CsA）的有效运载工具，实现了多层面治疗策略的综合实施。重编程的外泌体在成功逃逸免疫监视后，将其内部两种“货物”有效释放至肝细胞其中，CyA抑制线粒体通透性转换孔（mitochondrial permeability transition pore, mPTP）的开放而miRi可有效上调线粒体转录因子A（mitochondrial transcription factor A , TFAM）表达，从多个层面有效地保护了线粒体。这为应对HIRI提供了一种有前景的治疗策略,并在HIRI治疗中显示出安全有效的临床应用潜力。

作者首先通过基因工程化的方法制备了工程化的外泌体Exos^CD47-HuR，再通过电穿孔的方式将miRNA inhibitor 及CsA载入外泌体（图1A），将其命名为CsA/miRi@Exos^CD47-HuR。CsA/miRi@Exos^CD47-HuR外泌体通过尾静脉注射到HIRI小鼠后，逃逸巨噬细胞吞噬，并沿血液循环至肝脏处聚集，通过保护线粒体功能缓解HIRI造成的损伤（图1B）。

图1. 重编程的外泌体及其作用途径

在体外试验中，作者通过将重编程的外泌体与THP-1细胞共孵育，检测其逃逸巨噬细胞吞噬能力（图2）。

图2. 体外实验验证逃逸巨噬细胞吞噬CsA/miRi@Exos^CD47-HuR

接着，作者验证了其通过线粒体凋亡途径对OGD/R后肝细胞（图3C）及肝细胞线粒体功能（图3D-F）的保护能力。

图3. 体外实验验证重编程的外泌体在OGD/R损伤过程中对肝细胞的保护能力

体内实验中，作者使用DIR对外泌体进行标记，经尾静脉注射入小鼠体内后进行了活体成像，证实了带有CD47的外泌体能更多地到达肝脏，这对重编程的外泌体逃逸巨噬细胞的能力进行了验证（图4）。

图4. 活体成像验证外泌体在肝脏中聚集

小鼠HIRI模型前24 h 注射外泌体药物并进行相关验证（图5A）。通过检测各组小鼠HIRI后的肝功能指标及线粒体功能，发现重编程的外泌体与无功能外泌体相比，肝功能得到明显改善（图5B-D）。

图5. 体内实验验证重编程外泌体在HIRI过程中对肝脏功能的保护能力

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，该研究建立了一种新型的药物递送系统，向缺血肝细胞传递CsA和miRNA inhibitor以缓解HIRI。在逃避免疫监视后，重编程的外泌体可以在供氧/需氧失衡期间维持HIRI损伤中最关键的细胞，肝细胞的线粒体稳态。通过聚焦于保护线粒体，这种多功能药物可以预防HIRI导致的肝细胞死亡。因此，该研究结果为临床治疗HIRI提供了一种新颖的药物和基因调控组合策略。基于此，重新编程的药物递送系统精准传递药物的策略为治疗与线粒体损伤相关的疾病奠定了初步基础。

原文链接：https://www.thno.org/ms/acceptms

该论文通讯作者是重庆医科大学基础医学院蒋宁副教授及彭奇龄副教授、重庆医科大学附属第一医院肝胆外科杜成友教授以及周宝勇主治医师。博士后刘闪闪、硕士研究生肖新芋、博士研究生张腊与重庆医科大学基础医学院王建为副教授为该论文的共同第一作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金、重庆市自然科学基金、重庆市教委基金以及重庆医科大学未来医学青年创新团队项目资助。

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