近日，我校工學院顧月清/李斯文團隊在權威期刊Advanced Materials以及學科頂尖期刊Nano Letters 上相繼發表系列細胞外囊泡治療衰老相關疾病的研究成果。
阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease, AD）是一種常見的神經退行性疾病，目前缺乏可有效延緩或阻止其病程進展的治療手段。近年來，神經激活型光遺傳技術因能夠“重啟”退行性神經元、促進神經遞質釋放以及加速突觸重塑，為多種神經退行性疾病的治療帶來了新的希望。然而，光遺傳技術在臨床應用過程中面臨著持續有創和難以長期維持療效等問題，顯著阻礙了光遺傳技術向臨床應用的進程。
針對上述瓶頸，該研究團隊提出一種利用分化干細胞產生功能性材料以增強光遺傳治療可應用性的新策略。通過分化誘導多能干細胞（iPSCs），獲得了具有“觸手狀”形態的干細胞（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胞的生物功能，具有出色的神經靶向能力與病理環境修復潛能?；诖耍芯繄F隊將TenSCev作為功能性載體用于遞送光遺傳學元件，從而實現了真正意義上的無創、可控的神經元激活。同時，TenSCev中豐富的病理環境修復物質還顯著改善了局部神經環境，有效阻止了疾病進程，提升了AD模型小鼠及老齡鼠的認知功能表現。
總體來說，其研究所提出的“從分化干細胞生成特異功能性生物材料”概念，使得多項神經調控技術在神經系統疾病治療中重新展現應用潛力，具有可觀的轉化潛能。相關成果以“Noninvasive optogenetics realized by iPSC-derived tentacled carrier in Alzheimer's disease treatment”為題，發表在權威期刊Advanced Materials，工學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，中國藥科大學為論文第一通訊單位。
間充質干細胞外泌體在抗皮膚衰老領域展現出巨大的應用潛力。然而，如何增強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。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，從而更好地發揮抗衰老作用。現有的外泌體應用方式大多依賴有創手段如水光針和微針注射，這些方法操作復雜、技術要求高，且可能帶來安全風險。因此，如何通過無損方式將外泌體高效遞送至真皮層，成為當前亟待解決的技術難題。
該團隊開發了一種無創、光控、具有強組織穿透能力的外泌體透皮系統。該納米系統以外泌體為核心，以靶向真皮層過度表達的基質金屬蛋白酶1(MMP1)的siRNA為外殼，形成了具有立體結構的外泌體球形核酸(ESNA)，增加了組織穿透能力，進一步將可見光響應的產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 (NM-ESNA)，光照下產生氣體梯度作為驅動力，賦予NM-ESNA優異的光控運動性能和透皮性能。相關成果以題為“Light-controlled small extracellular vesicle-based spherical nucleic acid nanomotor for enhanced transdermal delivery against skin aging”發表在學科頂尖期刊Nano Letters上，工學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，中國藥科大學為唯一通訊單位。
圖1 “觸手”囊泡協助光遺傳治療AD的示意圖
圖2 NM-ESNA的構建及表征
上述工作得到了國家自然科學基金優秀青年項目、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：工學院，撰寫人：朱功春，審稿人：劉帆）
