蘇州納米所張智軍研究員等CEJ:新型多功能金納米粒子用于肺纖維化治療過(guò)程中干細(xì)胞的功能調(diào)控及示蹤研究
特發(fā)性肺纖維化(IPF)是一種預(yù)后極差的肺間質(zhì)性疾病,除肺移植外,尚無(wú)有效手段逆轉(zhuǎn)纖維化肺部、修復(fù)損傷肺功能。近年來(lái)研究證實(shí),具有多向分化潛能的間充質(zhì)干細(xì)胞(MSCs)可以通過(guò)旁分泌和免疫調(diào)節(jié)功能干預(yù)IPF的發(fā)展,有望成為該疾病的“突破性療法”。但是,由于缺乏合適的干細(xì)胞活體示蹤手段使得體內(nèi)治療機(jī)制研究受限。與此同時(shí),移植干細(xì)胞的低存活率導(dǎo)致的體內(nèi)治療穩(wěn)定性差進(jìn)一步限制了干細(xì)胞療法的臨床轉(zhuǎn)化。
在新型納米材料用于干細(xì)胞CT成像示蹤及干細(xì)胞功能調(diào)控研究前期工作基礎(chǔ)上(Biomaterials 2022, 121731; Biomater. Sci. 2022, 10, 368-375; Nanomedicine: NBM, 2022, 41),中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所張智軍研究員等設(shè)計(jì)了一種超氧化物歧化酶(SOD)工程化的金納米粒子組裝體(SOD@Au NS),用于移植MSCs在治療IPF過(guò)程中的抗氧化保護(hù)和CT成像示蹤。所構(gòu)建的SOD@Au NS可以克服天然酶穩(wěn)定性差和穿膜能力弱的問(wèn)題,其優(yōu)良的活性氧(ROS)清除功能可有效提升MSCs在肺纖維化環(huán)境中的抗氧化損傷能力,增強(qiáng)其在炎癥微環(huán)境下的存活,從而顯著改善對(duì)IPF的治療效果。同時(shí),研究發(fā)現(xiàn),SOD@Au NS作為CT成像造影劑,可以對(duì)移植MSCs體內(nèi)分布、存活與遷移等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控(圖1)。
圖1. SOD@Au NS用于移植MSCs抗氧化保護(hù)和CT成像示蹤示意圖
如圖2a所示,SOD@Au NS標(biāo)記的MSCs移植到IPF小鼠肺部后,可以通過(guò)CT成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)移植干細(xì)胞18天內(nèi)的體內(nèi)分布和遷移等信息的可視化追蹤,為闡明干細(xì)胞治療IPF的機(jī)制研究提供了重要的依據(jù)。由于SOD@Au NS的ROS清除能力,生物發(fā)光成像(圖2b)證明標(biāo)記的MSCs在炎癥微環(huán)境中的存活能力有了明顯的提高,從而增強(qiáng)了對(duì)IPF的修復(fù)效果。
圖2. (a)SOD@Au NS標(biāo)記的MSCs在IPF治療中18天內(nèi)的CT成像示蹤圖及(b)生物發(fā)光成像圖
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