袁进教授团队建立工程化外泌体可溶性微针角膜炎症干预新策略

角膜是维持清晰视觉的前提和基础，化学性外伤、免疫性疾病引起的炎症反应导致伤口愈合延迟，破坏角膜正常结构与功能，严重者如角膜碱性化学伤导致失明，严重威胁患者视力健康。现有的临床治疗方法存在诸多局限性，促使研究者不断探索高效、安全的创新疗法。

近期，中山大学中山眼科中心袁进教授团队，成功构建了具有靶向抗炎作用的工程化外泌体，创新性的与可溶性微针给药体系相结合，显著抑制角膜碱烧伤导致的炎症反应，改善角膜碱烧伤预后。研究成果近日以题为“Engineered Mesenchymal Stromal Cell Exosomes-Loaded Microneedles Improve Corneal Healing after Chemical Injury”发表在国际知名学术期刊ACS Nano。

研究团队通过基质金属蛋白酶（MMPs）可切割肽链将抗TNF-α抗体（aT）连接于脂肪间充质干细胞外泌体（ADSC-Exo）表面构建工程化外泌体（aT-Exo），通过电镜、免疫荧光共定位、纳米流式及Zeta电位检测等方法检测aT-Exo的特征（图1）。

图1. aT-Exo的构建、形貌及性能表征

构建小鼠角膜碱烧伤模型，结膜下注射aT-Exo，动态分析证实抗TNF-α抗体修饰的工程化外泌体制备技术，提高aT利用率同时，增强外泌体抗炎特异性，显著下调碱烧伤角膜炎症损害并促进角膜损伤修复（图2）。

图2. aT-Exo通过抑制炎症减轻角膜化学损伤

在角膜上皮细胞与M1型巨噬细胞共培养体系中，aT-Exo可以通过促进巨噬细胞M2型极化，显著降低共培养体系中的TNF-α、MMP9、IL-6和IL-1β表达（图3）。

图3. aT-Exo通过抑制炎症因子的释放保护角膜上皮细胞

为了克服传统眼局部给药，组织穿透性和生物利用度低的局限性，研究团队采用聚乙烯醇（PVA）构建微针（MNs）阵列，实现工程化外泌体跨角膜上皮递送。显示载外泌体微针具有足够的强度有效穿进角膜基质层，相比于传统给药方式，MNs具有更高的角膜药物利用率和更长的药物释放时间，实现外泌体的靶向递送（图4）。

图4.MNs的构建和跨角膜上皮药物递送评价

小鼠角膜碱烧伤动物模型中，aT-Exo分别通过滴眼液（E-Drop）、结膜下注射（E-Conj）和微针（E-MN）形式进行给药，结果显示MNs递送系统能够有效提高外泌体的生物利用度，增强角膜炎症控制效果（图5）。

图5. MNs递送aT-Exo干预小鼠角膜碱烧伤

该研究通过构建aT-Exo，靶向抑制角膜碱烧伤引起的炎症反应，促进角膜的修复和再生，结合构建的PVA-MNs实现外泌体的精确和持续角膜递送，展示了工程化外泌体干预角膜炎症相关疾病的临床应用前景，同时证实微针技术在眼部生物活性纳米药物递送中的潜力 (图6) 。

图6. 装载工程化外泌体（aT-Exo）的微针体系效果机制模式图

中山大学中山眼科中心、眼病防治全国重点实验室为第一单位，中山眼科中心袁进教授、李赛群副主任医师和香港大学刘璐教授为共同通讯作者，中山眼科中心余菲博士后、赵轩副研究员和汪倩博士后为共同第一作者。