由于部分眼部疾病早期症状隐匿,眼部的解剖结构复杂,给眼病的早期诊断及治疗带来很大的挑战。外泌体作为一种天然载体,相比于人工合成的纳米药物载体,具有更高的屏障跨越能力和安全性,能够递送多样化的药物或生物活性分子。
2023年1月24日,Frontiers in Bioengineering and Biotechnology杂志上在线发表了南昌大学附属眼科医院与复旦大学附属华山医院题为“Research progress of exosomes in pathogenesis, diagnosis, and treatment of ocular diseases”的综述论文(doi: 10.3389/fbioe.2023.1100310)。该综述总结了外泌体在眼病的发病、诊断及治疗领域的相关研究,并针对基于工程化外泌体的递送及治疗平台进行展望,为实现眼病的精准医疗提供思路。南昌大学附属眼科医院廖鸿斐副院长、复旦大学附属华山医院罗智文博士为共同通讯作者,南昌大学附属眼科医院酆欣婷、彭振、袁灵伊为本文的共同第一作者。该成果受到国家自然科学基金项目(82060181)的资助。
这篇综述总结了外泌体的重要信息,包括其生物发生、组成和生物学功能,分离纯化方法和工程化策略,并以不同层次解剖结构的代表性眼科疾病为例(角膜病、青光眼、视网膜疾病),总结了不同来源的外泌体在其发病及诊疗中扮演的角色。由于外泌体可以通过传递信号或转运生物分子给眼病提供治疗效果,其可作为靶向治疗的理想载体递送药物,为眼部疾病的精准治疗开拓思路。
下图简要的介绍了外泌体可以通过多种机制对眼部疾病起到治疗作用。
在角膜病中,干细胞外泌体促进角膜损伤的无瘢痕修复,减轻基质混浊,有利于维持角膜的透明性,其作用机制包括抑制角膜上皮细胞凋亡、抑制炎症反应和新生血管形成、提高角膜上皮细胞活力并促进细胞增殖、刺激透明基质组织的再生。
在青光眼中,干细胞外泌体可作为一种有效的视神经保护和再生疗法,促进RGC存活、抑制神经炎症损害、递送神经营养蛋白。大鼠视神经挤压模型中,玻注外泌体可防止RGC轴突丢失和RGC功能障碍,并促进RGC的存活及轴突再生。视网膜神经炎症方面,外泌体抑制小胶质细胞活化及其相关的神经炎症、上调突触相关蛋白和脑源性神经营养因子蛋白表达。
在糖尿病视网膜病变中,干细胞外泌体抑制炎症反应和新生血管的形成。间充质干细胞源性外泌体(MSC-exos)抑制VEGF表达和分泌,呈剂量依赖性。此外,过表达miR-126的MSC-exos通过下调HMGB1信号传导途径减少高血糖诱导的视网膜炎症,在高糖处理的视网膜内皮细胞中显著降低了NLRP3炎症小体的活性。
在年龄相关性黄斑变性中,外泌体可通过抗血管生成、减轻视网膜上皮损伤、抑制小胶质细胞活化,在体内或体外减少光感受器凋亡,延缓光感受器变性,有助于保护视功能。结膜下注射视网膜星形胶质细胞源性外泌体,可以同时靶向巨噬细胞和血管内皮细胞,抑制其浸润和迁移,具有抗血管生成的作用。干细胞外泌体也被证明具有治疗作用,MSC-exos下调VEGF-A的表达,减轻蓝光及激光诱导的视网膜色素上皮损伤。另一方面,神经祖细胞源性外泌体可以抑制小胶质细胞活化,降低TNF-α、IL-1β和COX-2的表达,抑制小胶质细胞中的炎症信号通路。
通讯作者介绍
罗智文,复旦大学华山医院运动医学科博士。在外泌体领域发表了一系列高质量研究包括Small (封面),Bioactive Materials, Biomaterials Research, IJBS等。担任30多个杂志的编委/青编/审稿人,包括Journal of Advanced Research,Translational Research, Journal of Nanobiotechnology等高影响力期刊。主要研究方向1.运动损伤的组织再生研究;2.运动促进健康。
廖洪斐,主任医师,教授,博士生导师,南昌大学眼视光学院副院长,南昌大学附属眼科医院副院长,中华医学会眼科学分会眼整形眼眶病学组委员,中国中西医结合学会眼科专业委员会委员,江西省医学会眼科专业委员会常委,江西省中西医结合学会眼科专业委员会副主任委员,江西省委、省政府“光明使者”荣誉称号获得者。擅长:眼部整形美容、仿真活动义眼、眼眶病眼肿瘤、眼底病、复杂眼外伤的临床诊治和研究。
参考文献:
Research progress of exosomes in pathogenesis, diagnosis, and treatment of ocular diseases, Front Bioeng Biotechnol. 2023 Jan 24;11:1100310. doi: 10.3389/fbioe.2023.1100310. eCollection 2023.