近日，我校工學(xué)院顧月清/李斯文團(tuán)隊在權(quán)威期刊Advanced Materials以及學(xué)科頂尖期刊Nano Letters 上相繼發(fā)表系列細(xì)胞外囊泡治療衰老相關(guān)疾病的研究成果。
阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease, AD）是一種常見的神經(jīng)退行性疾病，目前缺乏可有效延緩或阻止其病程進(jìn)展的治療手段。近年來，神經(jīng)激活型光遺傳技術(shù)因能夠“重啟”退行性神經(jīng)元、促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)釋放以及加速突觸重塑，為多種神經(jīng)退行性疾病的治療帶來了新的希望。然而，光遺傳技術(shù)在臨床應(yīng)用過程中面臨著持續(xù)有創(chuàng)和難以長期維持療效等問題，顯著阻礙了光遺傳技術(shù)向臨床應(yīng)用的進(jìn)程。
針對上述瓶頸，該研究團(tuán)隊提出一種利用分化干細(xì)胞產(chǎn)生功能性材料以增強(qiáng)光遺傳治療可應(yīng)用性的新策略。通過分化誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs），獲得了具有“觸手狀”形態(tài)的干細(xì)胞（TenSCs），并從中分離出其衍生的“觸手”囊泡TenSCev。這些囊泡繼承了親本細(xì)胞的生物功能，具有出色的神經(jīng)靶向能力與病理環(huán)境修復(fù)潛能?；诖?，研究團(tuán)隊將TenSCev作為功能性載體用于遞送光遺傳學(xué)元件，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無創(chuàng)、可控的神經(jīng)元激活。同時，TenSCev中豐富的病理環(huán)境修復(fù)物質(zhì)還顯著改善了局部神經(jīng)環(huán)境，有效阻止了疾病進(jìn)程，提升了AD模型小鼠及老齡鼠的認(rèn)知功能表現(xiàn)。
總體來說，其研究所提出的“從分化干細(xì)胞生成特異功能性生物材料”概念，使得多項神經(jīng)調(diào)控技術(shù)在神經(jīng)系統(tǒng)疾病治療中重新展現(xiàn)應(yīng)用潛力，具有可觀的轉(zhuǎn)化潛能。相關(guān)成果以“Noninvasive optogenetics realized by iPSC-derived tentacled carrier in Alzheimer's disease treatment”為題，發(fā)表在權(quán)威期刊Advanced Materials，工學(xué)院顧月清教授和李斯文教授為本文的共同通訊作者，2022級博士研究生翟悅雯和2021級碩士研究生時世昊為本文的共同第一作者，中國藥科大學(xué)為論文第一通訊單位。
間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體在抗皮膚衰老領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。然而，如何增強(qiáng)外泌體的透皮效果以及如何有效控制透皮深度，仍是一項巨大的挑戰(zhàn)。外泌體需要有效遞送至真皮層才能改善膠原再生情況，減少皺紋、松弛等老化表現(xiàn)，從而更好地發(fā)揮抗衰老作用?，F(xiàn)有的外泌體應(yīng)用方式大多依賴有創(chuàng)手段如水光針和微針注射，這些方法操作復(fù)雜、技術(shù)要求高，且可能帶來安全風(fēng)險。因此，如何通過無損方式將外泌體高效遞送至真皮層，成為當(dāng)前亟待解決的技術(shù)難題。
該團(tuán)隊開發(fā)了一種無創(chuàng)、光控、具有強(qiáng)組織穿透能力的外泌體透皮系統(tǒng)。該納米系統(tǒng)以外泌體為核心，以靶向真皮層過度表達(dá)的基質(zhì)金屬蛋白酶1(MMP1)的siRNA為外殼，形成了具有立體結(jié)構(gòu)的外泌體球形核酸(ESNA)，增加了組織穿透能力，進(jìn)一步將可見光響應(yīng)的產(chǎn)氣分子不對稱修飾在ESNA的表面，形成基于外泌體的球形核酸納米馬達(dá) (NM-ESNA)，光照下產(chǎn)生氣體梯度作為驅(qū)動力，賦予NM-ESNA優(yōu)異的光控運(yùn)動性能和透皮性能。相關(guān)成果以題為“Light-controlled small extracellular vesicle-based spherical nucleic acid nanomotor for enhanced transdermal delivery against skin aging”發(fā)表在學(xué)科頂尖期刊Nano Letters上，工學(xué)院李斯文教授為本文通訊作者，2021級博士研究生李鈺為本文第一作者，中國藥科大學(xué)為唯一通訊單位。
圖1 “觸手”囊泡協(xié)助光遺傳治療AD的示意圖
圖2 NM-ESNA的構(gòu)建及表征
上述工作得到了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項目、面上項目、國家重大儀器研制項目的支持。
文章鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c01747；
https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202419768
（供稿單位：工學(xué)院，撰寫人：朱功春，審稿人：劉帆）
