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慢性肾脏病(CKD)常引发肾纤维化,现有治疗难以逆转。研究人员开发精氨酸 - 甘氨酸 - 天冬氨酸(RGD)修饰的间充质干细胞外泌体(RGD - MSC - EV)。结果显示其靶向性强,可缓解肾纤维化。该研究为 CKD 治疗提供新方向。
在医学领域,慢性肾脏病(CKD)如同一个隐匿的 “健康杀手”,悄然威胁着众多患者的生命健康。肾纤维化是几乎所有进展性 CKD 的最终共同通路,它就像肾脏的一场 “灾难”,持续的纤维生成会彻底重塑肾脏的形态,严重影响其正常功能。在这个过程中,肾周毛细血管(PTCs)的稀疏是一个极为关键的问题,它不仅导致肾脏组织缺氧,还会引发一系列连锁反应,如细胞增殖受损、微血管损伤等,进而加速 CKD 的恶化,形成一个恶性循环。
目前,CKD 的治疗手段存在诸多局限性。现有的治疗主要集中在控制高血压、糖尿病和蛋白尿等风险因素上,常用的药物如 RAS 抑制剂、SGLT2 抑制剂和抗炎药物等,虽然能在一定程度上延缓疾病进展,但却无法直接针对肾纤维化这一核心问题进行有效干预。而一些抗纤维化药物,如吡非尼酮和己酮可可碱,由于生物利用度低和全身副作用等问题,疗效也十分有限。在这种困境下,寻找一种能够有效促进肾脏微循环、保护肾脏组织免受缺氧损伤的创新治疗方法,成为了医学研究领域亟待攻克的难题。
为了突破这一困境,徐州医科大学的研究人员勇敢地踏上了探索之路,开展了一项极具意义的研究。他们致力于开发一种新型的靶向纳米疗法,旨在为 CKD 患者带来新的希望。研究人员将目光聚焦在间充质干细胞外泌体(MSC - EV)上,这是一种源自细胞内体系统的膜包裹结构,在细胞间通讯中发挥着重要作用,具有良好的生物相容性、低免疫原性和有效的屏障渗透性等优势,被视为一种极具潜力的天然治疗载体。然而,MSC - EV 在临床应用中也面临着一些挑战,如体内脱靶效应和生物利用度有限等。为了解决这些问题,研究人员通过一种供体细胞辅助膜修饰策略,对 MSC - EV 进行了改造,使其携带精氨酸 - 甘氨酸 - 天冬氨酸(RGD)肽,构建出 RGD 修饰的间充质干细胞外泌体(RGD - MSC - EV)。
研究人员运用了多种关键技术方法来深入探究 RGD - MSC - EV 的特性和作用机制。在细胞实验方面,他们培养了人脂肪间充质干细胞(AMSCs)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs),并建立了体外缺氧和血清剥夺(H/SD)模型,以此模拟体内的病理环境,研究 RGD - MSC - EV 对细胞的影响。在动物实验中,利用单侧输尿管梗阻(UUO)小鼠模型来诱导肾纤维化,评估 RGD - MSC - EV 的治疗效果。同时,采用了一系列先进的检测技术,如透射电子显微镜(TEM)、纳米颗粒跟踪分析(NTA)、蛋白质免疫印迹(Western blot)、实时定量聚合酶链反应(RT - qPCR)、甲基化 RNA 免疫沉淀测序(MeRIP - seq)等,从多个层面深入研究 RGD - MSC - EV 的结构、功能以及作用机制。
研究结果令人振奋。在 RGD - MSC - EV 的构建和特性研究方面,通过一系列实验证实成功制备了 RGD - MSC - EV,其具有典型的双层膜结构,粒径约为 128.1nm,且表面标记 CD9、Tsg101 和 CD63 等均得到确认。进一步研究发现,RGD - MSC - EV 对缺氧的内皮细胞和 UUO 损伤的肾脏具有显著的靶向性,能够大量富集在肾脏组织中,这为其发挥治疗作用奠定了坚实的基础。
在评估 RGD - MSC - EV 对肾损伤后 PTCs 稀疏的治疗效果时,研究人员通过荧光微血管造影(FMA)发现,UUO 导致肾脏微血管严重受损,而 RGD - MSC - EV 治疗后,肾脏灌注毛细血管数量和灌注面积显著增加,有效缓解了 PTCs 稀疏的问题。体外实验也表明,RGD - MSC - EV 能够显著增强内皮细胞的活力,促进其增殖、迁移和管腔形成,这一系列结果充分证明了 RGD - MSC - EV 在改善肾脏微循环方面的卓越能力。
对于 RGD - MSC - EV 是否能够通过恢复 PTCs 来减轻肾脏缺氧和间质纤维化这一问题,研究人员进行了深入探究。组织学分析和相关基因检测结果显示,RGD - MSC - EV 治疗后,肾脏组织的损伤明显减轻,纤维化程度显著降低,同时与缺氧、纤维化、血管生成等相关的基因表达也得到了有效调节,进一步验证了 RGD - MSC - EV 在治疗肾纤维化方面的有效性。
研究还发现 RNA m6A 修饰在 RGD - MSC - EV 治疗中起着关键的调节作用。通过多种实验技术分析发现,缺氧会导致 m6A 水平下降,而 RGD - MSC - EV 能够部分恢复 m6A 水平。深入研究发现,m6A 去甲基化酶 ALKBH5 在其中发挥着重要作用,它能够调节 SIRT1 的 m6A 修饰和表达。进一步研究证实,MSC - EV 中包裹的 miR - 126 - 5p 能够通过 RNA 诱导沉默复合体(RISC)机制下调 ALKBH5 的表达,从而促进 SIRT1 的 m6A 甲基化和表达,最终增强内皮细胞的增殖和血管生成能力。
综合上述研究结果,该研究成功开发了 RGD - MSC - EV,并证实其在治疗肾间质纤维化方面具有显著的可行性和有效性。研究揭示了 miR - 126 - 5p/ALKBH5/SIRT1 轴介导的 m6A 修饰是 RGD - MSC - EV 发挥作用的关键机制,这一发现为肾纤维化的治疗提供了全新的思路和潜在的治疗靶点。该研究成果发表在《Acta Biomaterialia》上,为慢性肾脏病的治疗开辟了新的方向,有望推动基础研究成果向临床应用的转化,为广大 CKD 患者带来新的曙光。然而,研究也存在一些局限性,例如 miR - 126 - 5p 是否是驱动肾脏血管生成和减轻纤维化的唯一分子尚不清楚,以及 ALKBH5 与其他蛋白的协作关系、识别 SIRT1 mRNA 中 m6A 修饰的阅读器等问题仍有待进一步研究。但这并不影响该研究的重要意义,它为后续的研究提供了宝贵的经验和方向,激励着更多科研人员在这一领域不断探索,为攻克慢性肾脏病而努力。