Advanced Healthcare Materials:负载VEGF/TFEB工程化细胞外囊泡的水凝胶用于治疗严重下肢缺血

严重下肢缺血(CLI)是外周动脉疾病最严重的临床表型之一,每年可导致许多许多患者截肢或死亡,严重危害着人们的生命健康。临床上CLI常规治疗策略包括药物治疗、血管外科手术治疗和截肢治疗。然而,药物副作用、手术风险与严重的生理和心理创伤限制了这些治疗策略的应用。因此,开发出治疗CLI的新策略以克服常规疗法的诸多局限性具有重要意义。

近日,北京航空航天大学刘海峰教授、樊瑜波教授课题组开发了一种负载VEGF/TFEB工程化细胞外囊泡(EVs)的热响应水凝胶,以克服CLI常规治疗策略的局限性。本策略的优势主要体现在以下三个方面:一、通过内源性基因表达策略设计和制备了工程化EVs以提高天然EVs的生物活性。二、将可注射的热响应水凝胶应用于原位递送基因工程EV,可根据肢体的缺血严重程度智能释放EVs。三、本策略可以通过激活VEGF/VEGFR通路和自噬-溶酶体通路,促进缺血肢体血管新生的同时减轻肌肉组织的缺血损伤。

成果简介

(1)通过内源性基因表达策略成功构建VEGF/TFEB工程化EVs。

(2)热响应水凝胶能够根据环境温度的变化控制EVs的释放速度,也能够提升EVs在体内的稳定性。

(3)负载工程化EVs的水凝胶能够显著恢复CLI小鼠缺血肢体的血流和肢体运动能力,显著降低肢体坏死率。

(4)负载工程化EVs的水凝胶能够显著促进CLI小鼠缺血肢体的血管新生,这与其能够激活VEGF/VEGFR通路相关。

(5)负载工程化EVs的水凝胶能够通过激活自噬-溶酶体通路,在缺血情况下保护肌肉细胞,降低缺血引起的肌肉组织损伤。

综上所述,本研究基于治疗性血管新生策略,通过联合工程化EVs与可注射热响应水凝胶实现了CLI的无创治疗,为开发治疗CLI的新策略供了思路。论文第一作者为北京航空航天大学博士研究生邢正;清华大学博士研究生肇晨参与了本研究。

通讯作者简介

北京航空航天大学生物与医学工程学院刘海峰教授:博士生导师,教育部新世纪优秀人才,中国解剖学会血管分会委员、中国研究型医院学会运动医学专业委员会委员、中国生物材料学会康复器械与生物材料分会委员。主要从事生物医用材料的研究开发和临床应用、干细胞的培养与分化、药物控释和基因载体的研究。先后主持中央在京高校重大成果转化项目、国家科技支撑计划课题和多项国家自然科学基金项目。在本领域主流期刊发表SCI论文80余篇,获得授权国家专利3项。

北京航空航天大学生物与医学工程学院樊瑜波教授:北京航空航天大学医工交叉创新研究院院长、医学科学与工程学院院长,生物力学与力学生物学教育部重点实验室主任、生物医学工程北京高精尖中心主任。长江学者,杰青,国家自然科学基金创新群体带头人,科技部重点领域创新团队带头人。美国医学生物工程院(AIMBE)、国际医学与生物工程科学院(IAMBE)、世界生物材料学会 (FBSE) 会士。医工整合联盟理事长,国务院学位委生物医学工程学科评议组成员。近年来,致力于生物力学、力生物学及其与生物材料交叉融合的基础和应用研究,从交叉学科角度研究疾病与健康相关问题、开展新型医疗器械基础及关键技术、医疗器械科技发展战略研究。发表SCI论文300余篇,H指数57,Elsevier生物医学工程高被引学者。

论文信息:

Hydrogel Loaded with VEGF/TFEB-Engineered Extracellular Vesicles for Rescuing Critical Limb Ischemia by a Dual-Pathway Activation Strategy

Zheng Xing, Chen Zhao, Siwen Wu, Depeng Yang, Chunchen Zhang, Xinbo Wei, Xinran Wei, Haoran Su, Haifeng Liu*, Yubo Fan*

Advanced Healthcare Materials

DOI: 10.1002/adhm.202100334

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adhm.202100334