時間：2022-07-21 熱度：

 

據(jù)WHO報道，每年約有1/10的住院患者并發(fā)由各種病原體所致的感染性疾病_[1]。嚴(yán)重感染所致的免疫系統(tǒng)紊亂被稱為細(xì)胞因子風(fēng)暴_[2]。表現(xiàn)為短時間內(nèi)免疫細(xì)胞高反應(yīng)狀態(tài)及促炎細(xì)胞因子(如IL-6和TNF-α)和趨化因子的爆發(fā)性釋放，已被認(rèn)為是嚴(yán)重感染后導(dǎo)致患者多器官衰竭和死亡的主要原因之一_[3]。

 

由嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2 (SARS-CoV-2)感染所致的COVID-19在全球范圍內(nèi)引發(fā)大規(guī)模疫情，已成為重大公共衛(wèi)生問題。研究指出SARS-CoV-2感染所致的免疫細(xì)胞紊亂及大量細(xì)胞因子的釋放(如TNF-α和IL-6)是導(dǎo)致患者急性呼吸窘迫綜合征和高死亡率的主要原因(高達(dá)~ 9.6%)_[4]。臨床迫切需要有效解決細(xì)胞因子風(fēng)暴的治療方法。

 

巨噬細(xì)胞是參與宿主防御的固有免疫細(xì)胞之一，廣泛存在于所有組織，其表型的轉(zhuǎn)換對免疫穩(wěn)態(tài)的維持具有重要作用。巨噬細(xì)胞具有高度異質(zhì)性，大致可分為兩種亞型：M1型巨噬細(xì)胞（主要發(fā)揮促炎作用）和M2型巨噬細(xì)胞（主要發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)及組織修復(fù)等作用）。細(xì)胞外囊泡(EVs)是由活細(xì)胞分泌的 (30~500nm)的納米膜囊泡，攜帶多種親代細(xì)胞來源的生物活性分子(蛋白質(zhì)、核酸、脂類、代謝物等)，具有與親代細(xì)胞相似的生物活性_[5]，其作為治療制劑具有低免疫原性/毒性和高組織穿透性等優(yōu)點。然而，M2-EVs在細(xì)胞因子風(fēng)暴中的治療效果及具體機制尚不清楚。

 

近期，四川大學(xué)華西醫(yī)院劉敬平研究員團隊在Journal of Controlled Release雜志上發(fā)表題為Peritoneal M2 macrophage-derived extracellular vesicles as natural multitarget nanotherapeutics to attenuate cytokine storms after severe infections的文章，研究揭示腹腔M2巨噬細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡(M2-EVs)可作為一種多靶點納米藥物，用于治療病原體（細(xì)菌、病毒）感染所致的細(xì)胞因子風(fēng)暴_[6]。

結(jié)果

01 M2-EVs抑制細(xì)菌感染所致細(xì)胞因子風(fēng)暴模型中的炎癥水平
 

不同的來源的巨噬細(xì)胞生物活性不同。為了選擇合適的細(xì)胞來源，研究人員首先比較了M2型腹腔巨噬細(xì)胞及264.7細(xì)胞系的抗炎能力，結(jié)果表明，原代M2細(xì)胞比固定化細(xì)胞系具有更強的抗炎功能。

 

研究人員分離腹腔M2-EVs并對其進(jìn)行表征及功能檢測。結(jié)果表明M2-EV可通過endocytosis、phagocytosis等多種途徑被巨噬細(xì)胞攝取，顯著抑制細(xì)菌LPS聯(lián)合IFN-γ所致巨噬細(xì)胞模型中促炎因子的表達(dá)（如TNF-α和IL-6，圖1）。
 

 

圖1 體外研究M2-EVs的抗炎作用

 

M2-EV進(jìn)入體內(nèi)后可到達(dá)主要組織臟器（心、肝、脾、肺、腎），被組織巨噬細(xì)胞攝。ㄍ2）。M2-EV干預(yù)可有效降低促炎M1細(xì)胞比例、血循環(huán)和多器官中促炎因子（如TNF-α和IL-6等）和趨化因子（如ICAM-1等）水平，從而減輕模型動物的氧化應(yīng)激、細(xì)胞死亡和多器官損傷程度（圖3）。 

 

 

圖2 M2-EVs的體內(nèi)生物分布

 

 

圖3 體內(nèi)研究M2-EVs的抗炎作用

 

02  M2-EVs多靶點抑制LPS模型多條促炎通路的激活

為了進(jìn)一步揭示M2-EV潛在機制，研究人員分別對EV及EV干預(yù)的細(xì)胞進(jìn)行了測序分析及分子學(xué)驗證。結(jié)果顯示，M2-EVs內(nèi)含高豐度miRNAs（如miR-23b-3p, miR-378a-3p等）和蛋白（如IL-10, TGF-β等）等免疫調(diào)節(jié)活性分子， 并將其遞送至促炎型M1-Mφ，通過miRNA-Gene/Gene-Gene網(wǎng)絡(luò)多靶點同時抑制炎癥反應(yīng)中多條促炎通路（如NF-κB、p38 MAPK、JAK/STAT等）的激活，從而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用（圖4-5）。

 

圖4 M2-EVs干預(yù)改變轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜

 

圖5 體外研究M2-EVs的抗炎機制

 

03  M2-EVs作為納米誘餌阻斷SARS-CoV-2假病毒感染

有研究指出SARS-CoV-2主要通過其Spike蛋白與細(xì)胞表面ACE2（Angiotensin-converting enzyme 2）結(jié)合感染細(xì)胞。該研究結(jié)果表明，M2-EV高表達(dá)ACE2受體，可作為潛在納米誘餌（nanodecoy）競爭性結(jié)合SARS-CoV-2假病毒，阻斷病毒對細(xì)胞的感染，為COVID-19的治療提供新思路。（圖6）。

 

 

圖6 體外研究M2-EVs的抗病毒感染作用

 

結(jié)論
 

 本文研究報道，腹腔M2巨噬細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡(M2-EVs)可作為潛在天然多靶點納米藥物通過遞送多種活性免疫調(diào)節(jié)分子多靶點調(diào)節(jié)感染性疾。ㄏ婦、病毒）中多條促炎反應(yīng)通路的激活，用于治療感染性疾。ㄏ婦、病毒）所致的細(xì)胞因子風(fēng)暴，減輕多器官官損傷。此外，M2-EV還可作為納米誘餌阻斷病毒（如SARS-CoV-2）對細(xì)胞的感染。 

圖7 本文研究結(jié)果示意圖

 

 四川大學(xué)的王一卓為文章的第一作者。  

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參考文獻(xiàn)：

[1] B. Allegranzi, S. Bagheri Nejad, C.Combescure, W. Graafmans, H. Attar,L.Donaldson, D. Pittet, Burden of endemic health-care-associated infection in developing countries: systematic review and meta-analysis, Lancet 377 (9761)(2011) 228–241.

[2] R. Karki, T.D. Kanneganti, The ’cytokine storm’: molecular mechanisms and therapeutic prospects, Trends Immunol. 42 (8) (2021) 681–705.

[3] F. Coperchini, L. Chiovato, L. Croce, F. Magri, M. Rotondi, The cytokine storm in COVID-19: An overview of the involvement of the chemokine/chemokine-receptor system, Cytokine Growth Factor Rev. 53 (2020) 25–32.

[4] Y. Guo, T. Li, X. Xia, B. Su, H. Li, Y. Feng, J. Han, X. Wang, L. Jia, Z. Bao, J. Li,Y. Liu, L. Li, Different profiles of antibodies and cytokines were found between severe and moderate COVID-19 patients, Front. Immunol. 12 (2021), 723585.

[5] Y. Wang, M. Zhao, S. Liu, J. Guo, Y. Lu, J. Cheng, J. Liu, Macrophage-derived extracellular vesicles: diverse mediators of pathology and therapeutics in multiple diseases, Cell Death Dis. 11 (10) (2020) 924.

[6] Yizhuo Wang,et al. Peritoneal M2 macrophage-derived extracellular vesicles as natural multitarget nanotherapeutics to attenuate cytokine storms after severe infections,J Control Release.2022 Jul 6;349:118-132.doi: 10.1016/j.jconrel.2022.06.063.

 

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