陶勇醫(yī)生聯(lián)合馬光輝院士、魏煒研究員發(fā)Nature NBE，用科技這把“手術(shù)刀”為患者繼續(xù)治病

這幾年，每當(dāng)提起陶勇的名字，總伴隨著人們的心疼與惋惜。27歲時，陶勇從北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部以眼科學(xué)博士畢業(yè)；31歲，在葡萄膜炎專科門診開診；37歲，成為教授、博士生導(dǎo)師。可以說，他的人生曾是醫(yī)學(xué)博士的成長范本，卻在最重要的人生階段遭遇一場意外。

2020年1月20日，一名男子突然持刀進入診室將陶勇砍傷，這起惡性傷醫(yī)事件引起社會高度關(guān)注。事件中，陶勇頭上被砍了三刀，左胳膊、右胳膊前臂、左手的掌中以及背后多處骨折，神經(jīng)、肌肉、血管斷裂……傷情一度讓他陷入“人生中最為黑暗和沮喪”的時刻。

手部受傷打亂了陶勇既往的工作節(jié)奏，走出陰影后，他將精力更多地放在指導(dǎo)和培養(yǎng)年輕醫(yī)生及科研和成果轉(zhuǎn)化上，今年5月，陶勇重新拿起手術(shù)刀沖上微博熱搜。與此同時，他表示要用“科技”這把更厲害的“手術(shù)刀”給患者繼續(xù)治病。

近日，中國科學(xué)院過程工程研究所馬光輝院士、魏煒研究員和首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院眼科醫(yī)生陶勇合作的最新成果以題為“Exosome-loaded degradable polymeric microcapsules for the treatment of vitreoretinal diseases”發(fā)表在最新一期《Nature Biomedical Engineering》上。他們報告了外泌體負載的具有微米孔隙的可降解聚（乳酸-共-乙醇酸）微膠囊在治療玻璃體視網(wǎng)膜疾病方面的療效。在小鼠視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷模型中進行玻璃體內(nèi)注射時，封裝了小鼠間充質(zhì)干細胞衍生的外泌體的微囊沉積在玻璃體下腔，在一個多月的降解過程中釋放外泌體，并使視網(wǎng)膜厚度恢復(fù)到接近健康視網(wǎng)膜的厚度。在患有分枝桿菌葡萄膜炎的小鼠和非人靈長類動物中，通過玻璃體內(nèi)注射裝有猴調(diào)節(jié)性T細胞外泌體的微囊，可顯著降低炎癥細胞的水平。這種可凍干的外泌體微囊可為玻璃體視網(wǎng)膜疾病提供替代治療方案。

【背景與設(shè)計策略】

玻璃體視網(wǎng)膜疾病包括多種危及視力的疾病，可導(dǎo)致嚴(yán)重的不可逆視力喪失。目前臨床上治療玻璃體視網(wǎng)膜疾病的療效普遍不盡如人意，而且治療往往會產(chǎn)生多種副作用。此外，經(jīng)常需要重復(fù)治療，導(dǎo)致患者依從性差。

近年來，研究人員一直在探索眼科細胞療法的可能性。盡管取得了一些積極成果，但眼科細胞療法也遇到了一系列問題，如細胞存活率低、細胞表型不穩(wěn)定、需要嚴(yán)格的儲存條件等，限制了這些細胞技術(shù)在臨床上的可行性。

眾所周知，許多細胞類型的治療效果都涉及旁分泌機制。因此，研究人員探索了利用更穩(wěn)定的細胞分泌成分（如外泌體）作為治療成分來治療眼部疾病的可能性。受此啟發(fā)，研究人員提出了一種 "偽細胞 "制劑平臺。首先，他們采用梯度離心和超速離心相結(jié)合的典型方法從細胞上清液中分離出外泌體。然后，他們將外泌體（Exo）裝入聚乳酸-聚乙二醇酸（PLGA）微膠囊（Cap）穩(wěn)定的多腔內(nèi)部，并誘導(dǎo)溫和的自愈合過程，在這一過程中，表層孔隙愈合，產(chǎn)生了"ExoCap"假細胞。在確認(rèn)了其凍干儲存的能力后，研究人員觀察到，玻璃體內(nèi)注射后，ExoCap會在玻璃體腔的下部區(qū)域沉積，隨著微囊的降解，治療外泌體也會不斷釋放。最后，他們利用RIRI和引霉菌性葡萄膜炎（PMU）模型，檢測了兩種不同ExoCap配方的治療效果，它們分別基于間充質(zhì)干細胞衍生外泌體（MExo）和Treg細胞衍生外泌體（TrExo）的微囊化。

【MExoCap的構(gòu)建和表征】

分析表明：MExo具有如圖1a所示的預(yù)期杯狀形態(tài)。納米顆粒跟蹤分析和動態(tài)光散射表明MExo的平均直徑為127.2±12.4 nm（多分散性：0.27±0.03），平均zeta電位為-16.0±1.4 mV（圖1b）。蛋白質(zhì)印跡檢測到外泌體標(biāo)記物，包括ALIX、TSG101和CD63（圖1c）。驗證了MExo作為偽MSC組分的成功提取后，作者接下來采用雙乳化法制備PLGA多孔微膠囊。優(yōu)化后所得微膠囊的粒徑為25.5±0.5 μm，它們的表面具有大量開放孔和相互連接的多腔，平均孔徑為3.4±0.2μm（圖1d頂部），這有利于外泌體擴散到微膠囊中，在溫和加熱過程中，聚合物的柔軟度和柔韌性得到改善，使得 PLGA 支架能夠延伸，從而導(dǎo)致孔收縮和閉合（圖 1d 底部）。一旦溫度恢復(fù)到室溫，片段就會變得堅硬，在玻璃態(tài)下幾乎沒有運動，導(dǎo)致 MExo 密封到愈合的微膠囊中（圖1e）。由于逐漸降解，所得的 MExoCap 在體外表現(xiàn)出 MExo 的持續(xù)釋放行為。從數(shù)量上看，超過95%的MExo在5周內(nèi)釋放（圖1f），支持了它們在體內(nèi)的潛在長期功效。在天然MSC中，外泌體與MVB一起保留（圖1g左上），并且外泌體的分泌是通過MVB與質(zhì)膜融合產(chǎn)生的（圖1g右上）。在MExoCap中，MExo保留在微膠囊的內(nèi)部多腔中（圖1g左下），MExo的釋放是由于微膠囊的逐漸降解造成的（圖1g）。為了驗證 MExoCap 作為更穩(wěn)定技術(shù)的優(yōu)越性，他們進行了兩項額外的實驗（圖1h，i），比較分析表明，微囊化后釋放的 MExo 保留了新鮮 MExo 的高活性特征，并且在 Lyo/Reh 后繼續(xù)保留它。