南開大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在《Advanced Science》雜志上發(fā)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(duì)脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行修飾，從而實(shí)現(xiàn)血管損傷的靶向修復(fù)。
 

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

因脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞（ADSC）具有易于分離且能夠自我更新的特性，現(xiàn)已成為組織工程和再生醫(yī)學(xué)的主要細(xì)胞來(lái)源。不過(guò)，研究人員面臨的難題是如何將細(xì)胞有效輸送到感興趣的組織。之前的一項(xiàng)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(jié)合的表面配體。因此，需要對(duì)ADSC進(jìn)行修飾以增強(qiáng)其靶向能力。

DPP修飾

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

在對(duì)這種DPP（DMPE-PEG-PBP）修飾進(jìn)行鑒定后，他們首先評(píng)估了修飾對(duì)ADSC行為的影響。結(jié)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(xì)胞凋亡和旁分泌細(xì)胞因子基因表達(dá)。

DPP-ADSC的靶向性

接著，研究人員評(píng)估了DPP-ADSC在體外和體內(nèi)的靶向性。為了模擬血管損傷部位的P-選擇素過(guò)表達(dá)，他們分別通過(guò)腫瘤壞死因子-α和二磷酸腺苷預(yù)處理來(lái)激活人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）和血小板。生物發(fā)光成像結(jié)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(qiáng)的結(jié)合。

在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，大鼠股動(dòng)脈損傷誘導(dǎo)了P-選擇素的管腔表達(dá)。為了評(píng)估DPP-ADSC的結(jié)合，他們注射了不同濃度的經(jīng)過(guò)修飾的ADSC。與體外結(jié)果一樣，5×10−6 M DPP-ADSC對(duì)富含P-選擇素的損傷部位顯示出最強(qiáng)的靶向結(jié)合能力。

DPP-ADSC修復(fù)動(dòng)脈損傷

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

圖1. DPP-ADSC治療對(duì)損傷動(dòng)脈修復(fù)的影響

從理論上說(shuō)，修復(fù)受損動(dòng)脈的理想方法是恢復(fù)其原始生理結(jié)構(gòu)。于是，研究人員采用抗CD31免疫熒光染色來(lái)分析術(shù)后21天的內(nèi)皮再生。結(jié)果顯示，5×10−6 M DPP-ADSC治療組的動(dòng)脈管腔幾乎完全被CD31+內(nèi)皮細(xì)胞覆蓋，類似于健康的動(dòng)脈內(nèi)皮。此外，治療組的功能性血管內(nèi)皮（eNOS+）也快速再生。

在評(píng)估DPP-ADSC的修復(fù)機(jī)制時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)DPP-ADSC粘附在損傷的血管表面，降低了白細(xì)胞和血小板的進(jìn)一步粘附，減輕了局部炎癥反應(yīng)，從而有效抑制了損傷血管的內(nèi)膜增生。qRT-PCR結(jié)果還顯示，DPP-ADSC顯著降低了凋亡和炎性基因表達(dá)，同時(shí)恢復(fù)了功能性（NOS3）基因表達(dá)，有效調(diào)節(jié)了被損傷活化的內(nèi)皮細(xì)胞（圖2）。
 

圖2. DPP-ADSC對(duì)活化的HUVEC和血小板的調(diào)節(jié)作用

最后，研究人員還在人類股動(dòng)脈球囊損傷模型中評(píng)估了DPP-ADSC的靶向能力。他們將人類股動(dòng)脈放在動(dòng)態(tài)流動(dòng)培養(yǎng)系統(tǒng)中，發(fā)現(xiàn)DPP-ADSC與損傷股動(dòng)脈靶向結(jié)合產(chǎn)生的信號(hào)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(shù)據(jù)證實(shí)了5×10−6 M DPP修飾改善了ADSC與人類損傷血管的靶向結(jié)合。本實(shí)驗(yàn)中使用的hADSC細(xì)胞購(gòu)自賽業(yè)OriCell®。

結(jié)論
 

圖3. 5×10−6 M DPP-ADSC靶向療法的示意圖

綜上所述，研究團(tuán)隊(duì)成功使用了DPP對(duì)ADSC細(xì)胞膜表面進(jìn)行修飾，并充分證實(shí)了經(jīng)5×10−6 M DPP修飾的ADSC對(duì)活化的血小板、活化的內(nèi)皮細(xì)胞和損傷血管有更強(qiáng)的靶向結(jié)合能力。與未修飾的ADSC相比，DPP-ADSC的動(dòng)脈內(nèi)注射顯著改善了內(nèi)皮再生，維持了血管平滑肌細(xì)胞的圓周排列，并減少了受損血管的新生內(nèi)膜增生（圖3）。更重要的是，這種方法快速簡(jiǎn)便，對(duì)細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡和旁分泌沒有影響。他們認(rèn)為，通過(guò)系統(tǒng)注射將修復(fù)細(xì)胞輸送到P-選擇素高表達(dá)的位點(diǎn)，提供了一種可供臨床選擇的機(jī)會(huì)。

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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