中大新聞網訊（通訊員李賽群、唐艷麗）角膜是維持清晰視覺的前提和基礎，化學性外傷、免疫性疾病引起的炎癥反應導致傷口愈合延遲，破壞角膜正常結構與功能，嚴重者如角膜堿性化學傷導致失明，嚴重威脅患者視力健康。現有的臨床治療方法存在諸多局限性，促使研究者不斷探索高效、安全的創新療法。
近期，中山大學中山眼科中心袁進教授團隊，成功構建了具有靶向抗炎作用的工程化外泌體，創新性的與可溶性微針給藥體系相結合，顯著抑制角膜堿燒傷導致的炎癥反應，改善角膜堿燒傷預后。研究成果近日以題為“Engineered Mesenchymal Stromal Cell Exosomes-Loaded Microneedles Improve Corneal Healing after Chemical Injury”發表在國際知名學術期刊ACS Nano（中科院Top一區）。
研究團隊通過基質金屬蛋白酶（MMPs）可切割肽鏈將抗TNF-α抗體（aT）連接于脂肪間充質干細胞外泌體（ADSC-Exo）表面構建工程化外泌體（aT-Exo），通過電鏡、免疫熒光共定位、納米流式及Zeta電位檢測等方法檢測aT-Exo的特征（圖1）。
圖1. aT-Exo的構建、形貌及性能表征
構建小鼠角膜堿燒傷模型，結膜下注射aT-Exo，動態分析證實抗TNF-α抗體修飾的工程化外泌體制備技術，提高aT利用率同時，增強外泌體抗炎特異性，顯著下調堿燒傷角膜炎癥損害并促進角膜損傷修復（圖2）。
圖2. aT-Exo通過抑制炎癥減輕角膜化學損傷
在角膜上皮細胞與M1型巨噬細胞共培養體系中，aT-Exo可以通過促進巨噬細胞M2型極化，顯著降低共培養體系中的TNF-α、MMP9、IL-6和IL-1β表達（圖3）。
圖3. aT-Exo通過抑制炎癥因子的釋放保護角膜上皮細胞
為了克服傳統眼局部給藥，組織穿透性和生物利用度低的局限性，研究團隊采用聚乙烯醇（PVA）構建微針（MNs）陣列，實現工程化外泌體跨角膜上皮遞送。顯示載外泌體微針具有足夠的強度有效穿進角膜基質層，相比于傳統給藥方式，MNs具有更高的角膜藥物利用率和更長的藥物釋放時間，實現外泌體的靶向遞送（圖4）。
圖4.MNs的構建和跨角膜上皮藥物遞送評價
小鼠角膜堿燒傷動物模型中，aT-Exo分別通過滴眼液（E-Drop）、結膜下注射（E-Conj）和微針（E-MN）形式進行給藥，結果顯示MNs遞送系統能夠有效提高外泌體的生物利用度，增強角膜炎癥控制效果（圖5）。
圖5. MNs遞送aT-Exo干預小鼠角膜堿燒傷
該研究通過構建aT-Exo，靶向抑制角膜堿燒傷引起的炎癥反應，促進角膜的修復和再生，結合構建的PVA-MNs實現外泌體的精確和持續角膜遞送，展示了工程化外泌體干預角膜炎癥相關疾病的臨床應用前景，同時證實微針技術在眼部生物活性納米藥物遞送中的潛力 (圖6) 。
圖6. 裝載工程化外泌體（aT-Exo）的微針體系效果機制模式圖
中山大學中山眼科中心、眼病防治全國重點實驗室為第一單位，中山眼科中心袁進教授、李賽群副主任醫師和香港大學劉璐教授為共同通訊作者，中山眼科中心余菲博士后、趙軒副研究員和汪倩博士后為共同第一作者。
