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Drug Delivery:搭载miR-31-5p的工程化牛奶外泌体通过改善内皮细胞功能促进糖尿病创面愈合

糖尿病是全球健康的严重威胁,糖尿病创面不愈合是糖尿病患者经常面临的慢性并发症,目前尚缺乏十分有效的治疗方法。研究表明,内皮细胞功能受损引起的创面血管生成障碍是糖尿病创面不愈的关键因素,改善内皮细胞功能是促进糖尿病创面愈合的有效方法。外泌体研究近来大受青睐,不仅在于其具有维持细胞特性、调节免疫反应等功能,也在于其药物递送功能。外泌体在大小和功能上与人工合成的纳米药物递送载体类似,但作为内源性纳米囊泡,其具有生物相容性好,低免疫原性,易穿透深层组织等独特优势,因此,外泌体可作为一种理想的天然纳米载体用于药物的递送。
近日,来自华中科技大学同济医学院附属协和医院手外科陈振兵教授团队的研究人员利用miR-31-5p作为改善内皮细胞功能的关键治疗性miRNA分子,构建了工程化外泌体来解决miRNA易降解,且难以进入细胞等应用问题,优化了miRNA递送策略。此工程化外泌体在细胞实验中改善了内皮细胞增殖、迁移和成管功能;在动物实验中通过促进血管生成来加快糖尿病创面愈合。其研究结果以“Milk exosomes-mediated miR-31-5p delivery accelerates diabeticwound healing through promoting angiogenesis”为题发表在Drug Delivery杂志上。

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研究者在正常小鼠和糖尿病小鼠创面中检测了10个血管生成相关的miRNA,发现miR-31-5p表达量在糖尿病小鼠创面中显著下调。在内皮细胞中外源性过表达miR-31-5p,可以促进细胞增殖、迁移和成管功能。通过生信网站预测,PCR、WB、双荧光素酶技术验证了HIF1AN是miR-31-5p的靶基因,且HIF1AN蛋白质含量在糖尿病小鼠创面中显著上调。回复实验表明,过表达HIF1AN损害了内皮细胞增殖、迁移、成管功能,而miR-31-5p可以逆转这一损害。
miRNA负电性、易降解等特性导致其很难进入细胞中发挥作用,为了解决这一问题,该课题组应用电穿孔技术将miR-31-5p电转入高产量的牛奶外泌体建立了工程化的牛奶外泌体。相较于游离miR-31-5p,工程化外泌体可以保护miRNA不被降解,且提高了其穿透性和递送效率。工程化外泌体通过促进再上皮化、胶原沉积、血管再生,加快了糖尿病创面愈合。
总的来说,miR-31-5p/HIF1AN轴表达异常是糖尿病创面中内皮细胞功能障碍的重要原因。miR-31-5p通过靶向HIF1AN从而改善内皮细胞功能,促进糖尿病创面愈合。牛奶来源外泌体作为一种理想的天然纳米载体,产量大,具有工业生产的前景,用于miRNA的递送不易引起机体不良反应、能提高miRNA稳定性、组织相容性和递送效率,该研究为优化miRNA治疗方法提供了新策略。
 
参考文献:
Milk exosomes-mediated miR-31-5pdelivery accelerates diabetic wound healing through promoting angiogenesis.DrugDeliv, 2022, 29(1):214-228.
 
通讯作者简介
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陈振兵
华中科技大学同济医学院附属协和医院教授、主任医师、博士生导师,任职手外科主任、学科带头人。现任中华医学会手外科学分会副主任委员、中国医师协会手外科医师分会副会长,中国医师协会显微外科医师分会常务委员,湖北省医学会手外科学分会主任委员。致力于创面修复和外泌体治疗的研究,在《Theranostics》、《Cell Death & Disease》、《Mater Sci Eng C Mater Biol Appl》、《Stem CellRes Ther》等期刊发表SCI论文30余篇。先后主持国家自然科学基金面上项目6项、国家重点研发项目课题1项和湖北省重点研发项目1项。担任《中华显微外科杂志》、《中华手外科杂志》、《Current MedicalScience》等期刊编委。主编《手部先天畸形的手术治疗》、《手外科手术并发症及其对策》等4部专著。
陈振兵教授课题组诚聘博士后
本课题组主要开展创面修复、周围神经修复和外泌体相关研究,因发展需要,诚招博士后2名,请有意应聘者联系邮箱: 809687278@qq.com(杨老师) 
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