Klotho负载间充质干细胞来源小细胞外囊泡治疗急性肾损伤的机制研究

为解决急性肾损伤（AKI）临床治疗难题，中山大学附属第一医院团队通过工程化改造间充质干细胞（MSCs），成功构建Klotho蛋白高表达的小细胞外囊泡（Klotho-sEV）。研究发现Klotho-sEV通过激活mTOR和MEK1/2信号通路，显著改善横纹肌溶解诱导的AKI模型肾功能，并揭示其携带的LRP8、miR-1246等活性成分协同发挥肾保护作用。该研究为AKI提供了新型无细胞治疗策略，发表于《Journal of Nanobiotechnology》。

　　

肾脏是人体的“净化工厂”，但急性肾损伤（AKI）却可能让这个重要器官突然罢工。全球住院患者中AKI发病率高达21.6%，重症监护室更是超过50%，死亡率居高不下。尽管间充质干细胞（MSCs）治疗展现出潜力，但细胞存活率低、免疫排斥等问题制约临床应用。这时，科学家将目光转向了MSCs分泌的小细胞外囊泡（sEV）——这些纳米级“快递包裹”携带母细胞治疗物质却规避了细胞治疗风险。然而天然sEV中关键肾保护蛋白Klotho含量不足，能否通过工程化改造突破这一局限？

中山大学附属第一医院邓晓辉、吴子聪等研究人员开展了一项创新研究。团队通过慢病毒转染技术构建Klotho过表达MSCs，采用阴离子交换色谱法分离获得Klotho-sEV。借助纳米颗粒追踪、透射电镜等技术验证其理化特性后，通过横纹肌溶解诱导的AKI小鼠模型，结合蛋白质组学、小RNA测序等多组学分析，系统评估了其治疗效果与机制。

工程化Klotho-sEV的构建与表征
研究团队设计携带Klotho基因的慢病毒载体，成功获得74%转染效率的稳转细胞株。分离的Klotho-sEV直径约166.7nm，电镜下呈现典型双层膜结构，且CD9、CD63等标志蛋白阳性。ELISA检测显示Klotho含量提升10倍（2.15μg/100μg），NanoFCM证实其定位于囊泡膜表面。

肾脏靶向性与治疗效应
mCherry标记实验显示sEV可被肾小管上皮细胞（HK2）时间依赖性摄取。活体成像发现损伤肾脏对NanoLuc-sEV的富集量较健康肾脏增加3倍。在AKI模型中，Klotho-sEV治疗组血清肌酐（72.5±6.8 vs 118.4±9.3 μmol/L）和尿素氮（28.1±3.2 vs 45.7±4.1 mmol/L）显著降低，PCNA阳性细胞数增加2.4倍，同时下调NGAL、IL-6等损伤炎症标志物。

分子机制解析
4D-DIA蛋白质组学发现Klotho-sEV激活PI3K-AKT和Rap1通路。Western blot证实其恢复肾脏内源性Klotho表达（1.8倍），并特异性上调pmTOR（2.1倍）和pMEK1/2（1.7倍）。iTRAQ分析揭示Klotho-sEV富含LRP8（FC 2.46）、ARF5（FC 1.98）等抗炎蛋白，小RNA测序则发现let-7家族和miR-1246（FC 1.76）等保护性miRNA的差异表达。

临床转化潜力
安全性评估显示Klotho-sEV静脉注射两周未引起主要器官病理改变。其优势在于：①规避细胞治疗风险；②冻干保存方便；③可规模化生产。研究还发现sEV内携带的Klotho mRNA可能参与修复过程，这为“囊泡-mRNA”联合治疗提供新思路。

这项发表于《Journal of Nanobiotechnology》的研究，首次将工程化sEV技术与Klotho的肾保护作用相结合。不仅证实Klotho-sEV通过多靶点协同发挥治疗作用，更建立了可推广的sEV载药技术平台。未来或可拓展至慢性肾病、衰老相关疾病的治疗，为再生医学领域带来突破性进展。