基因工程化MSC来源杂化囊泡SOD2-Res@CVs通过清除ROS和维持线粒体稳态治疗肝缺血再灌注损伤

本研究针对肝缺血再灌注损伤（IRI）中氧化应激与线粒体功能障碍的核心病理机制，创新性构建了兼具肝靶向性和ROS响应性的杂化囊泡SOD2-Res@CVs。该系统通过共递送SOD2过表达间充质干细胞外泌体（SOD2@MSC-EVs）和白藜芦醇脂质体（Res@DTGP），实现多通路协同干预：SOD2清除自由基稳定线粒体膜电位，白藜芦醇激活PINK1介导的线粒体自噬（mitophagy），转录组分析证实其同步调控氧化应激、炎症和能量代谢通路。该研究为肝移植供体保护提供了新型纳米治疗策略，发表于《Materials Today Bio》。

　　

肝脏作为人体代谢中枢，在肝移植和肝胆手术中面临缺血再灌注损伤（Ischemia-Reperfusion Injury, IRI）的严峻挑战。当血流中断后恢复时，线粒体功能障碍会引发"氧化应激-炎症风暴-细胞死亡"的恶性循环，导致30-50%的移植肝早期功能障碍。传统抗氧化剂如超氧化物歧化酶（SOD）因靶向性差、半衰期短难以奏效，而间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）治疗虽能多通路调控却存在细胞存活率低的问题。中山大学附属第一医院麻醉科团队另辟蹊径，将基因工程与纳米技术结合，打造出"生物导弹"般的杂化囊泡SOD2-Res@CVs，为破解这一临床难题提供创新方案。

研究采用三大关键技术：通过腺病毒载体构建SOD2过表达MSCs并分离其外泌体；设计含半乳糖靶向基团和ROS敏感键（TK）的白藜芦醇脂质体；采用膜融合技术制备杂化囊泡。动物实验使用SD大鼠建立2小时缺血/6小时再灌注模型，通过IVIS活体成像、透射电镜（TEM）和RNA测序等多维度评估疗效。

2.1 合成与表征

通过动态光散射（DLS）和透射电镜证实SOD2-Res@CVs具有100-120 nm的均一粒径和典型囊泡结构，半乳糖修饰使其在体外缺氧复氧（HR）模型中肝细胞摄取效率提升3.2倍。独特的ROS响应特性使H₂O₂刺激下白藜芦醇释放率达82%，远超普通脂质体（35%）。

2.2 细胞保护机制

在HR损伤的肝细胞中，SOD2-Res@CVs通过网格蛋白（clathrin）和小窝蛋白（caveolin）双通路内化，使ALT/AST水平降低67%。其协同作用体现在：SOD2@MSC-EVs将胞内SOD2活性恢复至正常水平121%，而白藜芦醇通过激活PINK1使线粒体自噬标志物LC3-II/LC3-I比值提升2.8倍。

2.3 线粒体修复

JC-1染色显示SOD2-Res@CVs将线粒体膜电位（ΔΨm）恢复至对照组90%。透射电镜捕捉到典型"线粒体-溶酶体"融合体，证实其促进受损线粒体清除。ATP检测表明治疗组能量供应恢复至正常肝细胞的85%，显著优于单药组（SOD2@MSC-EVs组62%，Res@DTGP组58%）。

2.5 多器官靶向

活体成像显示DiR标记的囊泡在缺血肝中富集量是正常肝的4.3倍，通过ASGPR受体介导的靶向作用实现精准递送。Suzuki病理评分显示治疗组坏死面积减少76%，血清IL-6水平降至模型组的31%。

2.7 多组学验证

转录组分析揭示SOD2-Res@CVs同时调控三大通路：上调UGT2B1（肝代谢酶）和MIS18A（染色体稳定蛋白）促进修复，抑制MST1（炎症激酶）和细胞色素P450氧化通路。基因集富集分析（GSEA）显示其显著激活乙酰胆碱受体（涉及钙稳态）和钠钙交换体（能量代谢）相关基因簇。

该研究开创性地将干细胞疗法与纳米医学融合，其核心突破在于：通过仿生设计实现"缺血肝靶向-ROS触发释药-线粒体精准修复"的级联治疗。相比传统方案，杂化囊泡将治疗窗口期延长至7天（4℃保存稳定性），且溶血率<5%满足临床安全标准。这种"一石三鸟"的策略——即同时清除ROS、促进线粒体更新和调节免疫微环境，为器官移植保护提供了可转化的新范式，未来或可拓展至心肌梗死、中风等缺血性疾病领域。正如研究者Pu Shen和Kaijun Huang在讨论中指出，该平台技术通过模块化设计，可替换不同靶向配体和功能基因，为精准医学时代的多靶点治疗开辟了新路径。