南開大學領導的研究團隊在《Advanced Science》雜志上發表題為“Targeted Repair of Vascular Injury by Adipose-Derived Stem Cells Modified with P-Selectin Binding Peptide”的論文，采用一種新穎的方法對脂肪來源的間充質干細胞進行修飾，從而實現血管損傷的靶向修復。
 

心血管疾病，包括冠狀動脈阻塞，已成為人類健康的頭號殺手。目前心血管疾病的主要治療手段是經皮冠狀動脈介入治療（PCI），但這類手術易過度表達P-選擇素，往往會造成病理性血管損傷。

因脂肪來源的間充質干細胞（ADSC）具有易于分離且能夠自我更新的特性，現已成為組織工程和再生醫學的主要細胞來源。不過，研究人員面臨的難題是如何將細胞有效輸送到感興趣的組織。之前的一項研究表明，全身注射ADSC可以將其募集到受傷的血管，但ADSC缺乏與P-選擇素結合的表面配體。因此，需要對ADSC進行修飾以增強其靶向能力。

DPP修飾

在這項研究中，研究人員將P-選擇素結合肽（PBP）與聚乙二醇偶聯的磷脂衍生物（DMPE-PEG）相結合，通過DMPE-PEG與磷脂雙分子層之間的疏水相互作用將PBP插入ADSC細胞膜表面。

在對這種DPP（DMPE-PEG-PBP）修飾進行鑒定后，他們首先評估了修飾對ADSC行為的影響。結果表明，DPP修飾沒有改變ADSC的基本功能。它既不影響ADSC的增殖，也不影響細胞凋亡和旁分泌細胞因子基因表達。

DPP-ADSC的靶向性

接著，研究人員評估了DPP-ADSC在體外和體內的靶向性。為了模擬血管損傷部位的P-選擇素過表達，他們分別通過腫瘤壞死因子-α和二磷酸腺苷預處理來激活人臍靜脈內皮細胞（HUVEC）和血小板。生物發光成像結果顯示，5×10−6 M DPP修飾的ADSC（DPP-ADSC）與活化的HUVEC和血小板有著最強的結合。

在體內實驗中，大鼠股動脈損傷誘導了P-選擇素的管腔表達。為了評估DPP-ADSC的結合，他們注射了不同濃度的經過修飾的ADSC。與體外結果一樣，5×10−6 M DPP-ADSC對富含P-選擇素的損傷部位顯示出最強的靶向結合能力。

DPP-ADSC修復動脈損傷

之后，研究人員將5×10−6 M DPP-ADSC通過靜脈注射到大鼠股動脈損傷模型中，以評估其修復效果。與未治療和未修飾的ADSC組相比，DPP-ADSC治療組的動脈血管的新生內膜增生和管腔再狹窄得到顯著抑制（圖1）。
 

圖1. DPP-ADSC治療對損傷動脈修復的影響

從理論上說，修復受損動脈的理想方法是恢復其原始生理結構。于是，研究人員采用抗CD31免疫熒光染色來分析術后21天的內皮再生。結果顯示，5×10−6 M DPP-ADSC治療組的動脈管腔幾乎完全被CD31+內皮細胞覆蓋，類似于健康的動脈內皮。此外，治療組的功能性血管內皮（eNOS+）也快速再生。

在評估DPP-ADSC的修復機制時，他們發現DPP-ADSC粘附在損傷的血管表面，降低了白細胞和血小板的進一步粘附，減輕了局部炎癥反應，從而有效抑制了損傷血管的內膜增生。qRT-PCR結果還顯示，DPP-ADSC顯著降低了凋亡和炎性基因表達，同時恢復了功能性（NOS3）基因表達，有效調節了被損傷活化的內皮細胞（圖2）。
 

圖2. DPP-ADSC對活化的HUVEC和血小板的調節作用

最后，研究人員還在人類股動脈球囊損傷模型中評估了DPP-ADSC的靶向能力。他們將人類股動脈放在動態流動培養系統中，發現DPP-ADSC與損傷股動脈靶向結合產生的信號顯著高于未修飾的ADSC。在5×10−6 M DPP-ADSC組中，ADSC的覆蓋率為79.30%±13.80%，大約是未修飾ADSC組的五倍。這些數據證實了5×10−6 M DPP修飾改善了ADSC與人類損傷血管的靶向結合。本實驗中使用的hADSC細胞購自賽業OriCell®。

結論
 

圖3. 5×10−6 M DPP-ADSC靶向療法的示意圖

綜上所述，研究團隊成功使用了DPP對ADSC細胞膜表面進行修飾，并充分證實了經5×10−6 M DPP修飾的ADSC對活化的血小板、活化的內皮細胞和損傷血管有更強的靶向結合能力。與未修飾的ADSC相比，DPP-ADSC的動脈內注射顯著改善了內皮再生，維持了血管平滑肌細胞的圓周排列，并減少了受損血管的新生內膜增生（圖3）。更重要的是，這種方法快速簡便，對細胞增殖、細胞凋亡和旁分泌沒有影響。他們認為，通過系統注射將修復細胞輸送到P-選擇素高表達的位點，提供了一種可供臨床選擇的機會。

原文檢索：
Yan H, Mi X, Midgley AC, Du X, Huang Z, Wei T, Liu R, Ma T, Zhi D, Zhu D, Wang T, Feng G, Zhao Y, Zhang W, He J, Zhu M, Kong D, Wang K. Targeted Repair of Vascular Injury by Adipose-Derived Stem Cells Modified with P-Selectin Binding Peptide. Adv Sci (Weinh). 2020 Apr 22;7(11):1903516. doi: 10.1002/advs.201903516.

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