基因工程改造细胞分泌miR-133高载量细胞外囊泡靶向治疗心血管钙化的创新研究

针对动脉粥样硬化血管钙化缺乏有效疗法的临床难题，南加州大学团队创新性开发了ExoMotif修饰的miR-133基因工程细胞系，通过HABP功能化细胞外囊泡(EVs)实现靶向递送。该研究突破传统EVs加载技术瓶颈，在ApoE-/-小鼠模型中证实可显著抑制VSMCs成骨分化，为慢性心血管疾病治疗提供新型平台策略。

　　

心血管钙化是动脉粥样硬化晚期最危险的病理特征之一，约44%的重度钙化患者会发生心肌梗死或脑卒中。尽管血管平滑肌细胞(VSMCs)向成骨样细胞转化是钙化的核心机制，但临床上始终缺乏特异性干预手段。传统药物递送系统面临靶向性差、生物利用度低等瓶颈，而天然存在的细胞外囊泡(EVs)虽具有理想递送载体特性，却受限于微小RNA(miRNA)装载效率低下、囊泡结构易损等技术难题。

南加州大学(University of Southern California)的Eun Ji Chung团队在《Biomaterials》发表突破性研究，通过基因工程改造VSMCs建立"细胞工厂"，使其持续分泌富含治疗性miR-133的EVs。研究团队创新性地采用外泌体基序(ExoMotif)工程技术，将"CGGGAG"基序插入miR-133序列，利用内源性RNA分选机制实现EVs内miRNA装载量提升40-100倍。同时通过在EVs表面修饰羟基磷灰石结合肽(HABP)，赋予其精准靶向钙化病灶的能力。该研究通过临床钙化血管样本分析、基因工程细胞构建、EVs表征、体外成骨抑制实验及ApoE^-/-小鼠模型验证等系统研究，证实该策略可有效逆转VSMCs病理性分化。

关键技术包括：1)从患者废弃血管组织分离原代VSMCs；2)设计ExoMotif修饰的miR-133慢病毒载体；3)HABP-EVs表面功能化修饰；4)微计算机断层扫描(μCT)量化血管钙化程度；5)单细胞RNA测序分析细胞表型转化。

【miRNA-133在钙化血管中下调】临床样本分析发现，钙化血管中miR-133表达较健康血管降低6.8倍。生物信息学预测显示，miR-133可通过直接抑制成骨关键转录因子RUNX2，阻断VSMCs成骨转分化通路。

【ExoMotif工程提升EVs装载效率】传统外源加载法使EVs中miR-133含量仅增加25-5000倍，且损伤囊膜完整性。而ExoMotif修饰的基因工程细胞分泌的EVs，miR-133负载量提升40-100倍，并保持天然EVs的完整结构和生物活性。

【HABP介导靶向递送】荧光标记显示，HABP修饰使EVs在钙化主动脉的富集量增加3.2倍。体外实验中，HABP-miR-133-EVs处理使VSMCs成骨标志物(ALP、OCN)表达降低65-78%，收缩型标志物(α-SMA、SM22α)提升2.1-3.4倍。

【动物模型验证治疗效果】在ApoE^-/-小鼠中，每周静脉注射HABP-miR-133-EVs持续8周，可使主动脉钙化面积减少72%，斑块稳定性显著改善。单细胞测序证实治疗组VSMCs中成骨相关通路基因显著下调。

该研究首次实现三大突破：1)建立ExoMotif指导的EVs高效装载新范式；2)开发可靶向钙化病灶的智能递送系统；3)证实miR-133-EVs可重塑VSMCs稳态。研究者特别指出，该平台技术可通过更换不同ExoMotif-miRNA组合，拓展应用于肿瘤、纤维化等疾病领域。美国心脏协会转化项目奖获得者Eun Ji Chung强调，这种"细胞工厂"策略为慢性病治疗提供了可重复给药、低免疫原性的新型解决方案，具有重大临床转化价值。研究涉及的基因工程方法已申请专利保护，相关技术参数可向通讯作者申请获取。