基于生物源治疗剂的心脏再生创新递送策略

《Med-X》：Innovative delivery strategies of bio-derived therapeutic agents for cardiac regeneration

心血管疾病（CVDs）在全球范围内发病率和死亡率均居前列，亟需新型高效的心脏再生疗法。过去数十年间，多种生物源治疗剂已被用于治疗心脏疾病。然而，所有生物源治疗剂均面临共同挑战：在受损心脏组织中靶向性和滞留性差。为此，不同递送策略应运而生并拓展了心脏再生领域。本综述首先深入介绍用于心脏修复的生物源治疗剂，包括不同类型干细胞及细胞源性制剂如分泌组（secretome）、细胞外囊泡（EVs）、蛋白质和核酸。随后系统总结多种心脏递送策略，包括靶向和局部药物递送方法及创新递送途径。除总结这些技术外，通过具体实例清晰阐述其作用原理和功能结果。最后，就心脏再生的未来方向提出展望，涉及新型治疗剂的开发和新型递送途径的建立。本综合综述旨在提供关于生物源治疗剂心脏递送策略的现状与前景的见解，突出其在心脏再生中的广阔潜力。

引言
心血管疾病（CVDs）因高发病率和死亡率成为全球公共卫生的重大挑战。冠状动脉疾病（CAD）和心肌梗死（MI）是最常见的CVD类型，具有心肌细胞（CMs）大量丢失及细胞和分子活性改变等共同特征。目前缺血性心脏病（IHDs）的治疗方法主要集中于保护心脏免受进一步闭塞，但药物和机械装置无法逆转CMs的丢失，心力衰竭（HF）患者的救治仍面临挑战。据预测，到2050年受临床CVDs影响的成年人将超过4500万，凸显了创新有效治疗策略的紧迫性。成年人类心肌内源性再生能力受限是CVDs的核心病理生理机制，大多数人类CMs随衰老丧失增殖、分化和成熟能力。为此，研究者提出了细胞治疗、无细胞治疗、生长因子等再生治疗策略。然而，尽管这些策略在心脏再生中具有显著治疗潜力，其临床转化大多未获成功，主要原因是治疗性细胞和生物源制剂给药后在心脏组织中的靶向性、滞留性和存活率较差。临床前研究中，研究人员开发了多种创新递送途径以增强治疗剂在受损心脏组织中的递送和滞留。生物工程方法可通过生物材料的设计和修饰赋予治疗剂可注射或可植入特性，从而增强靶向递送。本综述首先介绍当前用作再生治疗剂的生物源制剂，随后概述靶向递送的最新进展，重点讨论可移植装置增强心脏滞留的能力，并介绍新型递送方法，最后对创新递送方法的未来发展提出展望。

用于心脏再生的生物源治疗剂
细胞治疗
损伤心脏修复过程的核心步骤是用高活力新心肌组织替换瘢痕化心脏组织。成年人类CMs缺乏分裂和增殖能力，20岁成年人CMs年更新率仅约1%，远不足以完成心脏修复。因此，提供可分化为CMs并替代受损心肌的外源性干细胞具有重要意义。干细胞具有自我更新和多向分化能力，因其分化潜能、多能性和免疫调节特性而成为CVDs再生治疗的有吸引力的选择。干细胞治疗旨在以健康和功能性细胞恢复或替代受损CMs和组织。干细胞的作用机制可能涉及多种效应而非单一机制：移植的干细胞可分化为CM谱系或CM样细胞，但体外研究表明其分化潜能依赖于5-氮杂胞苷、骨形态发生蛋白-2、成纤维细胞生长因子-4等因子的补充；细胞治疗的获益部分归因于旁分泌效应，移植干细胞可分泌特定因子或生物活性成分介导多通路调控从而促进心脏修复。

间充质干细胞（MSCs）具有自我更新及分化为脂肪细胞、软骨细胞、成骨细胞和CMs等多谱系的能力，可从骨髓、脂肪组织、胎盘、牙髓、肺组织及外周血、脐带血等多种组织中分离。MSCs具有抗纤维化、抗氧化和抗炎特性，已成为再生医学治疗CVDs的常用选择。在临床和临床前研究中，MSCs给药可抑制氧化和免疫反应、促进血管重塑和修复、改善MI模型的心血管功能。例如，静脉（i.v.）注射人脐带MSCs（UMSCs）可有效改善HF患者的左心室功能、功能状态和生活质量，安全性良好。诱导多能干细胞（iPSCs）是另一种有前景的干细胞治疗选择。2006年和2007年，Yamanaka及其同事通过Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4四种因子的异位表达将小鼠和人类成纤维细胞诱导为胚胎干细胞（ESC）样状态即iPSCs。iPSCs具有多能性、自我更新能力及分化为多种细胞类型的能力，可大规模生成功能性CMs。Lian等通过时序调控Wnt/β-catenin信号通路实现了约80%–98%高纯度的CMs定向分化。在食蟹猴缺血/再灌注（I/R）损伤模型中，直接心肌内注射iPSC-CMs可存活12周并改善移植后4周和12周的心脏收缩功能，且未诱导免疫排斥，与宿主CMs形成电耦合。成年哺乳动物心脏曾长期被视为终末分化组织，但近期研究发现成年心脏存在CM更新，推测来源于内源性心脏干细胞（CSCs）即心脏祖细胞（CPCs）。CPCs是存在于心外膜、心房和心室等不同部位的异质性心脏细胞群。然而，近期研究对成年哺乳动物心脏内源性再生干细胞的存在提出了挑战，例如Berlo等证明c-kit+细胞生成新CMs的比例仅为0.03%或更低。此外，CPCs可从iPSCs和ESCs生成并在体外扩增，克服了成本和临床可用性的限制。Marbán等从患者心脏组织中获得球形多细胞簇即心肌球，并进一步开发了心肌球衍生细胞（CDCs）。CDCs具有多谱系潜能、克隆原性及抗炎、抗纤维化和促血管生成特性。在猪MI模型中，CDCs给药可减小瘢痕面积、增加存活心肌、抑制心脏扩张并保护心脏功能。首个NIH资助的CADUCEUS临床试验旨在研究自体CDCs经冠状动脉内输注治疗MI后轻度HF的有效性和安全性，结果显示了CDCs用于MI治疗的积极获益。此外，头对头研究表明CDCs比骨髓MSCs（BMSCs）和脂肪来源干细胞具有更高的细胞植入率、心肌分化能力和心脏形态功能保护作用。

无细胞治疗
研究表明仅约0.07%的BMSCs可在体外分化为CM谱系，提示单纯生成CMs可能不足以完成心脏修复。旁分泌效应在促进血管生成、抑制炎症、增强细胞存活和增殖及调控细胞外基质（ECM）稳态等方面的作用已获证实。细胞分泌组是指细胞分泌的生物活性物质组合，包括细胞因子、生长因子、蛋白质、核酸和脂质等。干细胞分泌组具有抗炎、促血管生成和免疫调节特性。例如，UMSCs分泌组的细胞因子分析揭示了胰岛素样生长因子1、血管内皮生长因子（VEGF）、碱性成纤维细胞生长因子（bFGF）、肝细胞生长因子、基质细胞衍生因子1和白细胞介素8等促血管生成因子。干细胞分泌组中的免疫抑制因子包括IL-10和转化生长因子β（TGF-β），可诱导巨噬细胞从促炎M1表型向抗炎M2表型转变。此外，MSCs条件培养基可通过调控丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）和磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路保护CMs免于凋亡。Lim等研究了皮下递送人CSCs分泌组的心脏保护作用，结果表明皮下植入人CSCs可保留大鼠永久结扎左前降支冠状动脉模型的心脏功能，表现为CM肥大减轻、纤维化瘢痕和间质纤维化减少及心肌血管密度增加。Larghero等开展了首个使用心血管细胞来源分泌组治疗HF的临床试验（SECRET-HF），患者接受反复i.v.注射多能干细胞分化来源心血管祖细胞的分泌组后，心脏功能从纽约心脏协会III级恢复至II级，且未检测到治疗后室性心律失常或同种免疫反应，表明分泌组注射的低免疫原性和安全性。

分泌组中的治疗物质不仅包括蛋白质等生物活性分子，还包括EVs。EVs是几乎所有细胞或组织分泌的纳米级或微米级囊泡，一般分为外泌体、微囊泡和凋亡小体三类，携带来源母细胞的脂质、蛋白质、DNA、RNA和小分子代谢物等生物活性分子。EVs作为分泌组的关键组分，其心脏再生和心脏保护作用已被广泛研究。Lim等发现ESC衍生MSC条件培养基中存在外泌体，纯化外泌体给药可通过调控磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B信号通路减小小鼠心肌I/R模型的梗死面积。Ibrahim等发现CDC来源外泌体可抑制CMs凋亡、促进CMs增殖和血管生成，心肌内给药可重建CDCs移植的再生和心脏保护效应，且CDC来源外泌体中miR-146a特异性富集。Cheng等证明全身给药CSC来源外泌体可改善阿霉素诱导扩张型心肌病小鼠模型的心脏功能，减少心脏凋亡和纤维化。然而，治疗性EVs的临床应用受限于制备和纯化过程耗时、劳动密集且产量较低。为此，研究者提出细胞来源挤出纳米囊泡（eNVs）作为EVs的潜在替代物。细胞经不同孔径聚碳酸酯膜连续机械挤出可获得纳米级eNVs，其产量比细胞分泌EVs高1–2个数量级，且同样继承母细胞的生物活性物质。Wang等系统比较了MSC挤出NVs（MSC NVs）和EVs的分子货物，蛋白质组学和RNA测序分析表明MSC NVs比EVs更接近MSCs，其miRNAs与心脏修复、血管生成和纤维化抑制相关，i.v.给药MSC NVs在MI小鼠模型中具有心脏再生和功能保护作用。MSC NVs心肌内注射可减小I/R后瘢痕面积并保留心脏功能，促进血管生成和CMs增殖。动物研究表明i.v.注射UMSC eNVs不诱导致瘤风险或不良反应。Wei等制备了低免疫原性人iPSCs来源挤出NVs（B2MKOhiPSC-NVs），发现其通过激活AKT和Yes相关蛋白（YAP）信号通路保护并促进CMs增殖。此外，干细胞分泌分子如生长因子、miRNAs和非编码RNAs的心脏再生和心脏保护作用也受到研究。Qiao等比较了HF患者来源（FEXO）和正常心脏组织来源（NEXO）外泌体的再生能力，发现FEXO心脏再生能力受损而NEXO在AMI模型中诱导结构和功能保护，FEXO中microRNA-21-5p表达降低，抑制NEXO中miR-21-5p可降低其疗效而恢复FEXO中miR-21-5p可恢复其心脏再生功能。Zhu等证明Tcf21是心脏纤维化治疗的关键靶点，非编码Tcf21反义RNA给药可增加Tcf21表达，改善MI动物模型的心脏功能和組織学。

心脏再生的创新递送策略
尽管生物源治疗剂在心脏疾病尤其是MI治疗中取得了令人鼓舞的结果，但给药细胞和细胞来源制剂的靶向性和滞留性差仍是亟待解决的问题。生物源制剂的疗效取决于在心肌损伤部位维持足够水平和延长滞留时间。细胞治疗中细胞通常悬浮于生理盐水中经全身i.v.递送或局部冠状动脉内输注，但生理盐水不能将细胞输送至损伤部位并维持其位置，也不能充分保持细胞活力和功能。全身注射递送细胞至心脏组织的效率低下，且可能在肺等其他组织中积累而产生副作用。此外，注射部位细胞泄漏、跳动心脏的机械冲刷、冠状血管中细胞冲洗、心脏缺血和炎症环境中细胞暴露及潜在细胞死亡等因素也会影响细胞在心脏的靶向滞留。对于生物源治疗剂，i.v.注射后心脏组织滞留不足也是CVDs治疗失败的重要因素。近期系统综述表明，无论EVs来源、大小、剂量、递送途径、追踪方法或受体动物如何，给药后EVs主要定位于并积累在肝脏、肺、肾和脾脏等器官，而在心脏中定位相对较少甚至缺失。对于核酸或蛋白质药物，全身给药后其疗效也受酶降解或变性、体内快速清除、非特异性分布及潜在免疫原性或不良反应等限制。例如，单链DNA在酶环境中半衰期约30 min，单链RNA半衰期不足10 s。为此，科学家开发了多种技术确保给药的细胞和细胞来源制剂能够归巢至心脏损伤部位并维持足够时间。

靶向递送策略
配体-受体识别靶向策略方面，基于纳米颗粒（NPs）的药物递送系统可保护包封的不稳定药物免于酶降解，实现细胞或生物分子的控释，且可经i.v.注射给药。表面修饰或装饰是增强NPs在靶组织或器官中积累的有效方法，典型修饰包括将抗体、肽和适配体等靶向配体偶联到NPs表面。抗体方面，Li等开发了负载miR-21的靶向脂质体（cT-21-LIPs），经心肌肌钙蛋白T抗体修饰，体外实验显示其在低氧原代CMs中摄取显著增加，体内结果显示i.v.注射后在大鼠AMI模型缺血心脏中积累增加，并减小梗死面积、改善CMs活力。Guo等开发了靶向CD11b的非侵入性系统（MSN-NGR1-CD11b抗体），i.v.给药可改善心脏功能、增强血管生成、减少心脏细胞凋亡，并调控巨噬细胞表型、趋化因子和炎症因子。Huang等报道了用于MI后心脏再生的双特异性抗体（BsAbs），通过抗CD34抗体和抗心肌肌球蛋白重链抗体F(ab')2片段的化学环加成制备，可引导循环BMSCs归巢至损伤心脏组织，在小鼠I/R损伤模型中减小瘢痕、增强血管肌生成并改善心脏功能。Mihalko等开发了纤维蛋白特异性纳米凝胶（FSNs）作为组织型纤溶酶原激活剂（tPA）和小分子细胞收缩抑制剂（Y-27632）的双重递送系统，可特异性靶向损伤心脏组织中过表达的纤维蛋白，减小梗死面积并改善左心室射血分数。Zhong等用抗血管细胞黏附分子-1和聚多巴胺（PD）化学修饰MSCs，可增强干细胞存活并促进心脏再生。心脏靶向肽（CTPs）方面，Zahid等通过M13噬菌体展示文库筛选鉴定了CM特异性细胞穿透肽APWHLSSQYSRT，i.v.给药后15 min出现峰值信号，在iPSC-CMs中广泛转导。Kanki等通过大鼠I/R模型体内噬菌体展示筛选鉴定了缺血心肌特异性靶向肽CSTSMLKAC。Won等设计了缺血心肌靶向肽（IMTP）和D-9-精氨酸（9R）偶联的基因递送系统（IMTP-CD-9R），i.v.给药后可在I/R大鼠模型左心室增强基因表达。Vandergriff等开发了心脏归巢肽（CHP）偶联外泌体（CHP-XOs），i.v.注射在大鼠I/R损伤模型中增强心脏功能恢复，减少纤维化、促进心脏增殖和血管生成，并显著降低i.v.递送的有效剂量。本课题组设计了心肌病肽修饰的诱饵外泌体（Exo-TDN-PCM），通过在MSC囊泡膜上修饰富含"G-C"的四面体DNA纳米结构（TDN）捕获阿霉素，i.v.注射后增强在损伤心脏中的积累和滞留，减轻DOX诱导的心脏毒性，并促进心脏巨噬细胞从M1向M2表型极化。Lee等开发了靶向缺血心肌巨噬细胞的抗炎凋亡小体模拟纳米囊泡（ApoNV-DCs），i.v.注射后可选择性靶向损伤缺血心肌并被巨噬细胞特异性内化，诱导M1向M2极化，减轻炎症、减少心脏重塑、增强血管生成并改善心脏功能。适配体方面，Kang等发现成纤维细胞激活蛋白（FAP）在损伤心脏组织中显著上调，设计了FAP靶向适配体功能化EVs递送TGFβ1 siRNA（hEV@FAP-siTGFβ1），i.v.给药可显著降低血管紧张素II处理小鼠心脏组织中TGFβ1表达，保护心脏功能并减少心肌纤维化。

细胞靶向策略方面，某些细胞和细胞来源治疗性生物材料全身给药后对心脏或心脏损伤组织具有固有趋向性。循环单核细胞在MI后可迁移并浸润损伤心肌，Zhang等通过膜融合技术用单核细胞模拟物修饰MSC-EVs（Mon-Exos），i.v.注射后在心肌I/R损伤小鼠模型中增强在损伤心肌的靶向和积累。Chen等用单核细胞膜修饰cMac EVs开发了治疗性细胞膜修饰EVs（MmEVs），并负载胸腺素β4（Tβ4-MmEVs），i.v.给药后显著抑制心肌纤维化并保护心脏功能。Li等报道了基于单核细胞的药物递送系统（CTAs@MOs）靶向递送抗炎IL-10和心肌生成性miR-19a至梗死心肌，i.v.注射后显示靶向积累和滞留及IL-10和miR-19a的延长释放，有效免疫调节心脏促炎微环境并促进CM增殖。血小板方面，Li等报道了预靶向和生物正交化学（PTBC）系统，可捕获循环内源性干细胞并将其靶向至心脏损伤部位，i.v.给药在AMI模型中显著改善心脏功能和形态。Li等设计了抗IL-1β抗体修饰的血小板微粒（IL1-PMs），i.v.注射后由于血小板的天然梗死归巢能力在损伤心脏中积累，中和IL-1β并保护CMs免于凋亡。Shen等用CD34抗体修饰血小板（P-CD34）捕获内源性CD34阳性干细胞并导向损伤心脏组织。Tang等通过膜融合用血小板纳米囊泡（PNVs）修饰心肌球来源CSCs（PNV-CSCs），在和小型猪I/R模型中全身给药后可特异性靶向并积累在损伤心脏组织，显著增强CM增殖、减小瘢痕面积并改善心脏功能。Hsieh等开发了血小板样蛋白脂质体（PLPs），i.v.注射后在损伤心脏组织中靶向积累，增强抗炎治疗剂钴原卟啉在心脏中的积累。

外部刺激靶向策略方面，Cheng等开发了磁性细胞衔接器（MagBICE），铁NPs修饰两种抗体分别结合治疗细胞和损伤细胞，i.v.给药后积累在损伤心脏组织并局部递送治疗细胞，减小瘢痕组织并改善心脏功能，应用磁场可进一步增强靶向效力。Liu等开发了磁性NPs用于从血液循环中局部积累外泌体，由Fe₃O₄核心和修饰有抗CD63及抗肌球蛋白轻链抗体的二氧化硅壳组成，局部磁场导致NPs在心脏中积累并局部递送外泌体，酸性pH介导的腙键裂解导致捕获的外泌体在损伤心脏组织中局部释放。

局部递送策略
尽管i.v.注射简便且微创，且已有多种药物修饰策略增强心脏靶向，但间接全身给药仍无法满足足够治疗剂特异性心脏递送的需求，因为大多数修饰的治疗药物仍被肝脏和其他代谢系统快速捕获和清除。因此，研究者提出并研究了局部递送途径如心肌内（i.m.）和冠状动脉内（i.c.）注射及可植入装置。i.c.注射又称i.c.输注，包括将治疗剂直接灌注到心肌中，通常通过球囊扩张闭塞血管后经导管给药，因其微创性和低脱靶性而被广泛接受。CADUCEUS试验中CDCs经i.c.注射给药，1期试验显示瘢痕面积减小、存活心脏尺寸增加及区域收缩力和区域收缩壁厚度增强，且未出现显著安全问题。Hensley等证明犬i.c.给药CDCs后无不良事件且组织学分析未观察到免疫反应。i.m.注射被认为是药物递送最直接的策略之一，可经心内膜侧或心外膜侧进行。心外膜i.m.注射需开胸手术暴露心脏，心内膜i.m.注射需经外周血管置入导管。TAC-HFT试验研究了经心内膜注射MSCs和骨髓单核细胞治疗缺血性心肌病的安全性，结果显示30天内未诱导治疗相关严重不良事件，MSCs经心内膜注射改善了明尼苏达心力衰竭生活问卷评分、减小梗死面积并改善区域心肌功能。Shiba等在食蟹猴模型中经i.m.注射同种异体iPSC-CMs，移植细胞存活12周且未观察到免疫排斥，与宿主CMs形成电耦合，改善心脏收缩功能至少12周。Park等报道了负载人iPSC-CMs和人MSCs的心脏补片（hMSC-PA），心外膜植入提供互补微环境通过旁分泌因子持续释放增强血管再生，i.m.给药显著增强hiPSC-CMs的积累和滞留从而恢复心脏功能。Ibrahim等证明i.m.注射CDC外泌体在小鼠AMI模型中表现出显著的再生和心脏保护效应。Tang等开发了合成细胞模拟微粒（CMMPs），由聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）微粒、CSC来源蛋白质和CSC细胞膜组成，i.m.注射在小鼠MI模型中显著保护心脏功能。近年来，多种智能可注射生物材料和可植入装置被设计用于优化局部递送，包括脱细胞细胞外基质（dECM）、支架、微针（MNs）和水凝胶。dECM是经去除细胞和免疫原性成分并保留大部分结构组分和部分生物活性组合物而从器官或组织衍生的生物材料。支架是具有三维（3D）多孔结构和构造特性的生物材料。MNs由微米级针阵列和支撑基底组成。水凝胶是由天然或合成聚合物构成的水溶胀交联网络。这些生物材料与细胞或细胞来源制剂的整合产生了增强疗效和安全性的有前景的特性。Spang等开发了血管内输注ECM，经脱细胞、酶消化和分级处理制备，在AMI大鼠和小型猪模型中经冠状动脉内输注可减小左心室容积并增强壁运动评分。Jin等报道了由心脏ECM组成的3D微环境用于诱导体细胞化学诱导心肌细胞（CiCMs）成熟，在大鼠MI模型中显著保护心脏功能。Roura等报道了由脱细胞心脏组织组成的新型3D支架用于MSC EV递送（cATMSC-EV），在小型猪MI模型中植入载有cATMSC-EV的心包支架可增加血管密度并减少损伤心脏组织中的巨噬细胞和T细胞。Yin等开发了丝素蛋白和聚吡咯（SP50）制备的支架，构建的心脏补片（SP50 ECP）在大鼠MI模型中有效改善左心室重塑、恢复心脏功能并增强电脉冲传播。Hu等报道了包裹MSC分泌因子（MSCF）负载PLGA NPs的可分离MN贴片（MN-MSCF-NP），在大鼠MI模型中抑制CM凋亡、恢复心肌体积并减少心脏纤维化。Mei等报道了模拟蛇颌结构的创新治疗递送平台，通过微创经皮手术将MSC外泌体直接给药至损伤心脏组织，在大鼠和小型猪MI模型中增强血管肌生成并改善心脏功能。Huang等开发了由HA水凝胶和负载IL-4的PLGA微粒组成的免疫调节MN贴片（IL-4 MP-MN），在MI模型中有效调节免疫动态并促进心脏再生。Kong等开发了由脱细胞心脏ECM和免疫调节糖肽组成的杂合水凝胶，在小鼠MI模型中增强M2巨噬细胞极化、增加血管生成、改善CM存活、减小梗死面积并改善心脏收缩力，在小型猪MI模型中也验证了安全性和有效性。

创新递送途径
尽管心脏修复局部递送策略取得了进展，但这些注射途径存在固有局限性。例如i.c.注射时注射细胞或生物源制剂向梗死区的迁移无法精确控制且常不理想，i.m.注射可对心肌造成相当大的机械损伤。因此，迫切需要侵入性更小且疗效更好的新型递送途径。心包内（iPC）注射方面，心包是包裹心脏的双层囊，起保护屏障作用，两层心包之间存在充满心包液的心包腔，可促进细胞增殖和迁移，有助于移植细胞的长期存活。心包腔体积相对较大，与心肌内注射相比可滞留更多移植细胞，且注射不损伤心外膜层，降低了患者安全风险。理想情况下iPC注射通过微创方法在胸壁做两个小切口进行，一个用于插入注射导管，另一个用于内窥镜。Laham等研究了iPC注射后FGF-2在动物体内的组织生物分布和滞留，发现与冠状动脉内和i.c.给药相比，iPC给药显著增强了心肌分布和滞留并减少了FGF-2的血液循环。Blázquez等研究了心包液作为MSCs给药载体的潜力和体内生物分布特性，发现心包液处理后MSCs的活力、增殖能力和表型特征保持不变，iPC注射后心脏组织中存在MSCs。Li等开发了ROS敏感性PVA水凝胶递送bFGF生长因子，iPC注射后水凝胶可立即扩散至心尖并形成心外膜补片，在大鼠I/R模型中保护心脏功能、减少心脏纤维化和改善血管肌生成，并成功在患者中通过标准LARIAT程序实施iPC注射。本课题组开发了利用心包腔作为天然模具的原位心脏补片构建技术，iPC注射dECM水凝胶递送iPS-CPCs及HA水凝胶递送MSC外泌体，均可形成心脏补片增强治疗剂在心脏中的滞留并减轻免疫反应。Zhu等通过iPC注射MSC EVs负载的HA水凝胶，发现lncRNA-TARID可诱导Tcf21表达并抑制心外膜衍生细胞的促纤维化分化，iPC给药LNP-TARID可通过抑制心肌纤维化保护心脏功能。本课题组开发了包裹SDF-1α的葛根素水凝胶（SDF-1α@PUE），iPC注射后流式细胞术分析表明水凝胶可招募内源性BMSCs、造血干细胞和其他免疫细胞至心脏，并选择性将招募的巨噬细胞/单核细胞从M1极化为M2表型，动物研究表明招募的干细胞通过防止恶化、促进新生血管结构和减小梗死面积保护心脏功能。吸入递送方面，吸入技术最初用于肺部疾病治疗，但近期进展表明吸入可在全身快速高效递送治疗剂。Liu等开发了可吸入靶向双特异性制剂，将肺造血干细胞（HSCs）重定向至MI后心脏修复，吸入后PT-BsAbs在肺部积累并同时结合HSCs和血小板，将HSCs重定向至损伤心脏组织积累，在小鼠MI模型中促进心脏修复和增强心脏功能。Miragoli等报道吸入纳米级磷酸钙NPs（CaPs）可促进CaPs从肺转运至血流并随后至心脏组织释放货物，吸入治疗性模拟肽（MP）负载CaPs可在糖尿病心肌病啮齿动物模型中恢复心脏功能，在小型猪模型中也证明有效。该团队进一步提出了可吸入肺至心脏纳米-微技术（LungToHeartNIM），在小型猪HF模型中恢复心脏功能。Weng等报道了可吸入CTP修饰CaPs递送TP-10（TP-10@CaP-CTP），在HF小鼠模型中CTP修饰大大增强了向CMs和成纤维细胞的靶向，低剂量即可诱导优异疗效且无严重不良反应。Li等报道了干细胞来源外泌体雾化治疗（SCENT），通过吸入将外泌体靶向递送至损伤心脏组织，小鼠MI模型中改善左心室功能、减少心脏纤维化并促进心脏细胞增殖，单细胞RNA测序显示SCENT后心脏组织内皮细胞中CD36基因表达显著降低，抑制内皮细胞CD36可增加葡萄糖利用和ATP产生从而增强心脏收缩力，在小型猪中也显著增强心脏功能。口服递送方面，大多数治疗CVD的药物经口服途径给药，但超过80%的CVD药物面临口服生物利用度低的挑战。Nie等开发了纳米晶体自组装微球用于口服递送烟酰胺核糖苷（NR），NR/RESms口服递送增强了血清和多个器官中NAD⁺水平，在小鼠I/R损伤模型中减轻MI。Fayed等将阿托伐他汀包裹在壳聚糖包被的类脂质体中增强口服给药治疗高脂血症。Wu等报道了通过口服递送线粒体治疗IHD，线粒体表面修饰一氧化氮释放纳米马达赋予趋化靶向损伤心脏组织的能力，封装于肠溶胶囊中保护免于胃酸消化，口服后线粒体在肠道释放、被肠道细胞吸收并转运至血液循环到达损伤心脏组织，在IHD动物模型中恢复心脏代谢并阻止IHD进展。Li等开发了携带高能磷酸键的人工线粒体纳米机器人，口服后胃肠道内稳定、经肠屏障转运并靶向递送至损伤心脏组织，在IHD模型中减少炎症、改善CM活力并增强心脏功能。

结论与展望
本世纪以来，分子生物学、药学、材料科学、纳米技术等相关学科的跨学科进展推动了心脏再生领域的重大突破。心脏修复过程需要特异且精确的递送途径或器械，然而尚未有递送技术被优化并被科学家和临床医生普遍接受。新的问题和挑战伴随心脏递送策略的创新而来，须在找到可接受的临床解决方案之前加以解决。应投入更多努力深入理解CVD进展和心脏修复过程的基础机制，表观遗传因素包括DNA甲基化、非编码RNA和组蛋白修饰也与CVD发展密切相关，理解调控心脏再生的分子和细胞机制特别是CM增殖、新生血管形成、ECM功能和免疫系统活动在心脏修复中的关键作用将有助于控制心脏重塑过程并使心脏重新定向至再生状态。开发满足疗效和安全性要求的心脏靶向技术与鉴定新型生物源治疗剂同等重要，尽管近期有创新，每种递送技术各有优缺点，例如i.v.注射被认为微创但存在血管阻塞和严重脱靶分布的风险，iPC给药可增强治疗剂在心脏组织中的积累和滞留但需要开胸手术。应在临床前和临床研究中对当前心脏递送策略进行详细的比较研究和深入讨论，然而动物模型选择、细胞类型、剂量甚至递送时机均可导致不同结论。此外，开展临床试验以证实这些方法的实际应用并为人研究中的有效性和安全性提供充分证据至关重要，本综述讨论的大多数研究在动物模型上进行，强调了临床试验的必要性。在开发临床应用之前，必须仔细评估所用生物材料或器械的生物相容性包括免疫原性、促炎反应、降解行为、清除和医疗安全性，递送系统与心脏组织修复过程的相互作用也必须研究。总之，本综述系统总结了生物源治疗剂心脏给药创新递送策略以保护CVDs患者心脏功能，这些策略的持续发展将有助于革新临床前知识并推进心脏再生和健康管理的治疗解决方案。