纳米药物——纳米治疗工程化干细胞通过调节病理微环境和促进心脏修复缓解心肌再灌注损伤

心肌梗死是冠状动脉疾病最严重的表现形式，是全球主要死亡原因之一。本研究报道了一种新型纳米治疗工程化方法，用于增强间充质干细胞（MSCs）对心肌缺血再灌注（MI/R）损伤的治疗效果。首先制备了一种抗氧化和抗炎症的纳米治疗剂（TPCD NP）。通过内吞作用成功将MSCs与TPCD NP工程化，且TPCD NP工程化不影响MSCs的干细胞特性。TPCD NP内化的MSCs（tn-MSCs）对活性氧簇（ROS）诱导的氧化应激、细胞毒性和凋亡具有抗性。在氧化应激条件下，tn-MSCs表现出比MSCs更强的旁分泌活性。相应地，tn-MSCs能有效增强病理条件下内皮细胞的血管生成。此外，tn-MSCs通过改善线粒体膜电位和调节p53信号通路，保护心肌细胞免受ROS诱导的细胞毒性和凋亡。在MI/R损伤小鼠中，与原始MSCs相比，tn-MSCs在受损心脏中的存活时间延长。相应地，tn-MSCs更显著地减少了梗死面积，改善了心脏功能，促进了MI/R损伤小鼠的心脏重塑。机制上，tn-MSCs通过减轻氧化应激和炎症、抑制心肌细胞凋亡及促进心脏修复来缓解MI/R损伤。因此，tn-MSCs有望用于治疗与氧化应激和炎症相关的心血管疾病。

创新点：

1. 开发了一种新型纳米治疗工程化策略，通过优化干细胞的生存微环境，显著提高了干细胞治疗的效果。

2. 成功实现了纳米颗粒对干细胞功能的增强，同时保持了干细胞的基本特性，为干细胞治疗提供了新思路。

3. 揭示了工程化干细胞治疗心肌再灌注损伤的多重作用机制，为心血管疾病的治疗提供了新策略。

科研工作启发：

1. 在开发新型治疗策略时，应当充分考虑疾病微环境的特点，通过多重机制协同作用来提高治疗效果。

2. 将纳米技术与干细胞治疗相结合的创新思路，为解决传统治疗方法的局限性提供了新的方向。

3. 深入研究治疗机制对于优化治疗策略具有重要指导意义，应当从多个层面探索治疗效果的分子机制。

思路延伸：

1. 该纳米工程化策略可以推广到其他类型的干细胞，用于治疗不同类型的组织损伤和疾病。

2. 抗氧化和抗炎症的纳米治疗方案可以扩展应用于其他涉及氧化应激和炎症的疾病治疗。

3. 该研究为开发新型细胞治疗策略提供了参考，可以进一步探索在其他类型的组织再生和修复中的应用。

4. 对于干细胞微环境的调控策略可以启发开发其他类型的组织工程材料和治疗方案。

5. 这种多重机制协同的治疗思路值得在其他疾病治疗领域进行探索，有望开发出更有效的治疗方案。

来源：

Adv. Colloid Interface Sci. (IF 15.9)
Pub Date  : 2024-12-05
DOI : 10.1016/j.cis.2024.103372

Jinping Wang, Guoying Zhang, Kuoran Xing, Baoteng Wang, Yanping Liu, Yuling Xue, Shankui Liu, David Tai Leong