幾十年來，盡管有許多新的突破性的療法發(fā)現(xiàn)，心血管疾病依然是世界上發(fā)病率和死亡率最高的首要因素。在過去的20年里，一些治療干預(yù)措施已經(jīng)得到了臨床應(yīng)用，包括基于細(xì)胞的治療；然而，細(xì)胞移植在心臟組織缺血環(huán)境中的存活率和植入率低，這限制了它們的臨床療效。從機(jī)理上講，細(xì)胞療法觀察到的功能改善的原因尚不清楚；然而，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，它們可能通過旁分泌發(fā)揮作用，由外泌體（EVs）或其他因子介導(dǎo)。因此，目前人們對開發(fā)基于外泌體的無細(xì)胞療法的興趣與日俱增。

EVs是由脂質(zhì)雙層包圍的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)，幾乎所有已知的細(xì)胞類型都分泌。EVs包括兩大類胞外體（exosome）和微泡（microvesicles）。胞外體（直徑30－150nm）是由多囊胞內(nèi)體的膜內(nèi)陷形成的腔內(nèi)囊泡，在多囊胞內(nèi)體與細(xì)胞膜融合后釋放到細(xì)胞外空間。微泡（直徑50－1000nm）是一組高度異質(zhì)的EV，其特征是通過質(zhì)膜向外發(fā)芽，從而產(chǎn)生和分泌。

EV攜帶蛋白質(zhì)、RNA和／或microRNAs（miRNAs）等分子，在細(xì)胞間通訊中起著載體的作用。大量證據(jù)表明，EVs參與許多生理和病理性心血管過程，包括血管生成的調(diào)節(jié)；血壓控制；心肌細(xì)胞肥大凋亡和／或存活；以及心肌纖維化。由于EV普遍存在于體液中，如血液和尿液，EV已被用作心血管疾病的潛在生物標(biāo)志物。此外，由于EVs是干細(xì)胞治療的旁分泌效應(yīng)的重要組成部分，EVs可作為心血管疾病的獨(dú)立療法。臨床前研究已顯示了EVs在保護(hù)心臟免受缺血損傷以及促血管生成等方面的治療潛力。

EVs的生物物理特性

大�。捍笮∈怯糜趯�EVs進(jìn)行分類的參數(shù)之一。一般來說，胞外體比微泡小，大小分布更均勻。EVs尺寸對于其研究和應(yīng)用至關(guān)重要，因?yàn)榇蠖鄶?shù)分離和鑒定的操作步驟都依賴于EVs的密度和直徑大小。此外，EV的大小是由它們的發(fā)生途徑所決定的，與EV的成分相關(guān)。最后，EVs的組織生物分布、細(xì)胞內(nèi)化和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的效率取決于大小。例如，在給藥后大的（＞200nm）和聚合的外泌體會(huì)停留在肺、肝和脾中，最后被巨噬細(xì)胞吞噬或者因無法滲透而與非血管的細(xì)胞和組織發(fā)生作用。

在細(xì)胞水平上，不同大小的顆�？梢哉T發(fā)不同的攝取機(jī)制。例如，直徑為100nm的顆粒可通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)或細(xì)胞質(zhì)膜微囊介導(dǎo)的內(nèi)吞作用被吸收，而更大的聚集體更可能被導(dǎo)向溶酶體降解或膜再循環(huán)。因此，較小的囊泡可能往細(xì)胞內(nèi)輸送的效率更高。在心臟環(huán)境中，尤其是對于全身給藥的EV，這一因素至關(guān)重要，因?yàn)镋Vs必須成功地滲入心臟組織，然后被相關(guān)細(xì)胞類型有效地吸收。

電荷：EVs的另一個(gè)重要特性是表面電荷。由于EV膜的一部分成分來自富含磷酸鹽的質(zhì)膜（剩余部分來自其他細(xì)胞器，包括高爾基體），因此EVs通常帶凈負(fù)電荷，細(xì)胞也是如此。然而，電荷也高度依賴于質(zhì)膜的糖組成，而這又取決于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體中唾液酸轉(zhuǎn)移酶（將唾液酸轉(zhuǎn)化為低聚糖的酶）的表達(dá)水平。表面電荷的變化可以用來推斷EVs在懸浮狀態(tài)下的穩(wěn)定性，因?yàn)榻^對值較低的話，可能會(huì)減少斥力而使EVs更容易聚集。EV的大小和表面電荷對于確定EV和許多潛在配體之間的相互作用機(jī)制以及靶細(xì)胞對它們的吸收至關(guān)重要。最后，EV樣品中存在的污染物（如蛋白質(zhì)或脂類聚集體）可能會(huì)影響各種功能和參數(shù)�？紤]到這些污染物表面電荷的不均勻性，它們和EVs之間會(huì)形成聚集體。因此，必須遵循適宜的純化方案。

膜的成分：胞外體膜的膽固醇含量比供體細(xì)胞膜高，這使它們不易受到小分子物質(zhì)的滲透。此外，與供體細(xì)胞膜相比，胞外體膜含有較高水平的磷脂酰絲氨酸、鞘糖脂和鞘磷脂，而磷脂酰膽堿含量較低。與微泡相比，胞外體具有較低的蛋白脂質(zhì)比。事實(shí)上，高膽固醇和鞘脂含量使得胞外體比微泡更耐洗滌劑和高溫。胞外體除了具有脂類成分外，還被蛋白質(zhì)和糖修飾，這些蛋白質(zhì)和糖有助于胞外體的電荷和膜結(jié)構(gòu)的維持，并介導(dǎo)胞外體與靶細(xì)胞之間的相互作用。例如，tetraspanins是一類膜蛋白，大量存在于胞外體中，其中一些（CD9、CD63和CD81）被認(rèn)為是胞外體的一般標(biāo)記物。從功能上講，tetraspanins參與膜融合和細(xì)胞粘附，因此在胞外體內(nèi)化中起著重要作用。其他種類的蛋白質(zhì)，如趨化因子受體（例如，CXC趨化因子受體4）、粘附分子和蛋白多糖（如硫酸乙酰肝素蛋白聚糖），已被證明在介導(dǎo)EV與細(xì)胞表面的相互作用中起作用。當(dāng)這些以蛋白質(zhì)和糖為基礎(chǔ)的成分被去除或掩蓋時(shí)，EV內(nèi)化和生物分布就會(huì)改變。EVs的跨膜蛋白與分泌細(xì)胞的結(jié)構(gòu)相同，這就賦予了一定程度的細(xì)胞特性和可能的趨化性。

內(nèi)含物：從20世紀(jì)90年代末開始，EVs被認(rèn)為是細(xì)胞間通訊的重要介質(zhì)，特別是在免疫應(yīng)答和癌癥方面。2007年發(fā)現(xiàn)胞外體含有miRNAs和其他類型的RNA，并能將其內(nèi)含物轉(zhuǎn)移到靶細(xì)胞，最終影響這些細(xì)胞的活性，這一概念在2007年得到進(jìn)一步驗(yàn)證。采用高分辨率密度梯度分餾和直接免疫親和分析的研究進(jìn)一步剖析了EVs的成分。EVs在管腔中含有多種蛋白質(zhì)和RNA，包括長的和小的非編碼RNA、轉(zhuǎn)移RNA和核糖體RNA。胞外體不含DNA，盡管由于與組蛋白共沉淀，DNA可能存在于較大的EV或富含胞外體的樣本中。蛋白質(zhì)可以通過翻譯后修飾（如泛素化和糖基化）進(jìn)入到EVs，并且這些途徑可以用作攜帶靶向蛋白質(zhì)進(jìn)入EVs。對EV蛋白之間功能性建立的相互作用網(wǎng)絡(luò)的研究表明，囊泡內(nèi)的蛋白質(zhì)高度有序地組成一個(gè)“納米宇宙”，而不僅僅是一個(gè)無序的“胞內(nèi)碎片”的集合。

用于心血管疾病治療的天然EVs

第一項(xiàng)使用EVs作為心血管疾病的潛在治療干預(yù)的研究，發(fā)表于2010年。在21世紀(jì)初，一些研究小組表明，移植不同類型的細(xì)胞，包括間充質(zhì)干細(xì)胞和造血祖細(xì)胞或干細(xì)胞（CD34＋細(xì)胞），可以改善心肌梗死（MI）后的心臟修復(fù)。隨后，這些干細(xì)胞或祖細(xì)胞的積極作用被證明不是通過來自植入細(xì)胞的直接貢獻(xiàn)，而是通過旁分泌因子，特別是由存活細(xì)胞分泌的EVs介導(dǎo)的。

自這些開創(chuàng)性研究以來，有幾個(gè)研究小組已經(jīng)證明了在MI、肢體缺血和慢性皮膚損傷的情況下，干細(xì)胞或祖細(xì)胞以及分化的體細(xì)胞分泌的EV的再生特性。一些研究已經(jīng)在動(dòng)脈粥樣硬化性硬化和中風(fēng)中進(jìn)行，但是大多數(shù)關(guān)于EVs的心血管研究都與缺血性心臟病和MI有關(guān)。EV追蹤研究表明，與冠狀動(dòng)脈內(nèi)或靜脈內(nèi)給藥相比，EVs心肌內(nèi)給藥可產(chǎn)生更高的EV在心臟內(nèi)的滯留。目前收集到的臨床前數(shù)據(jù)表明，無論其來源如何，EVs都能改善左室射血分?jǐn)?shù)（比未治療組增加1．3倍），并減少心肌梗死面積（與未治療組相比減少3倍）。對EVs與供體細(xì)胞的治療效果進(jìn)行了評估，迄今收集的結(jié)果表明，在MI的情況下，EVs與供體細(xì)胞一樣有效。

EVs在受體細(xì)胞中的治療作用主要?dú)w因于蛋白質(zhì)和／或非編碼RNA，特別是miRNA的傳遞。例如，被認(rèn)為參與胞外體的心血管保護(hù)作用的miRNA包括miRNA－19a－3p、miRNA－21、miRNA－22、miRNA－24、miRNA－29a、miRNA－126、miRNA－143、miRNA－146、miRNA－181b、miRNA－210、miRNA－222和miRNA－294－3p等。在以前的細(xì)胞治療研究中，一些miRNA（包括miRNA－19、miRNA－21、miRNA－24和miRNA－210）已經(jīng)被確認(rèn)與心血管修復(fù)相關(guān)，而其他的miRNA則是新發(fā)現(xiàn)的。

與EVs生物活性相關(guān)的另一個(gè)重要成分是蛋白質(zhì)，如血小板衍生生長因子D和pappalysin1。其中一些蛋白質(zhì)位于EV表面，因此不需要傳遞到受體細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。例如，pappalysin 1在心臟祖細(xì)胞的胞外體中高度表達(dá)，Pappalysin 1通過將胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白4裂解為胰島素樣生長因子1（IGF－1），進(jìn)而激活I(lǐng)GF－1受體，導(dǎo)致AKT、ERK1和ERK2磷酸化以及隨后caspase激活和心肌細(xì)胞凋亡的降低，從而介導(dǎo)來自心臟祖細(xì)胞的EVs的心臟保護(hù)和血管生成作用。

根據(jù)EV的來源和含量，它們可以觸發(fā)各種心臟保護(hù)作用，例如通過調(diào)節(jié)自噬改善心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞存活；激活促生存信號(hào)通路（例如涉及AKT、ERK和Toll樣受體的信號(hào)通路）和氧化應(yīng)激水平的降低；通過影響免疫細(xì)胞極化（即誘導(dǎo)更具修復(fù)性的狀態(tài)而不是炎癥狀態(tài)）和細(xì)胞因子分泌以及增加CD4＋T細(xì)胞的活化來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)；瘢痕含量減少；血管生成刺激。例如，心臟衍生的EVs通過miRNA－146改善了MI小鼠模型的心臟功能，減少了細(xì)胞凋亡和炎癥反應(yīng)，增加了心肌細(xì)胞增殖和血管生成。細(xì)胞外基質(zhì)衍生的EV攜帶miRNA－199a－3p，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子GATA4的乙酰化，恢復(fù)了生物工程化心房的電功能。

EVs的生物工程化

上述研究強(qiáng)調(diào)了天然EVs在心血管治療中的潛力。然而，它們的臨床潛力尚未被認(rèn)識(shí)到，在它們成為一種有效的治療工具之前必須克服重要的局限性。這些限制可以通過使用生物工程技術(shù)來改善EVs的性能來解決。因此，為了提高天然EVs在治療心血管疾病方面的療效，人們開發(fā)了調(diào)節(jié)EVs并提高其生物活性、穩(wěn)定性、靶向性和向心血管系統(tǒng)轉(zhuǎn)送（通過開發(fā)EVs運(yùn)載系統(tǒng)）的技術(shù)。

追蹤：在體追蹤EVs并跟蹤其生物分布對評價(jià)其心血管治療潛力具有重要意義。熒光，發(fā)光物，PET–MRI和SPECT成像技術(shù)已被用于體內(nèi)監(jiān)測EV，通常在分離EVs后會(huì)用化學(xué)配體修飾。雖然熒光和發(fā)光成像技術(shù)易于操作，但它們不能提供高靈敏度或絕對定量。相比之下，依賴于PET－MRI或SPECT－CT的方法提供了更高的靈敏度和絕對定量，也允許獲取具有解剖細(xì)節(jié)的圖像。一般來說，靜脈注射從不同細(xì)胞源分離的標(biāo)記EV（除了標(biāo)記外沒有進(jìn)一步的修飾）不會(huì)導(dǎo)致心臟受損。然而，EVs在心臟的蓄積受輸送途徑、輸送濃度和EV分泌細(xì)胞特性的影響。

生物活性：① 調(diào)節(jié)EV分泌細(xì)胞。EV分泌細(xì)胞可通過兩種不同的程序進(jìn)行調(diào)節(jié)：在應(yīng)激誘導(dǎo)條件下（如低氧、血清饑餓或炎癥）培養(yǎng)和轉(zhuǎn)染外源化合物（如核酸，尤其是miRNAS23、miRNA拮抗劑、Y RNA、質(zhì)粒DNA和小分子以增加其生物活性）。例如，從缺氧條件下培養(yǎng)的大鼠心臟祖細(xì)胞中收集的EVs與正常收集的EVs相比，增加了體外培養(yǎng)的心臟內(nèi)皮細(xì)胞形成管狀結(jié)構(gòu)的能力，降低了體外培養(yǎng)的心臟成纖維細(xì)胞中促纖維化基因的表達(dá)，改善了梗死心臟的功能。此外，從轉(zhuǎn)染miRNA－181a的人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞收集的EV增加了外周血單個(gè)核細(xì)胞的修復(fù)狀態(tài)，并且在心肌內(nèi)注射到遭受缺血－再灌注損傷的小鼠心臟后，與基線相比，富含miRNA－181a的EVs增加了12％的左心室射血分?jǐn)?shù)。

② EV分泌細(xì)胞也可以通過改變培養(yǎng)基來調(diào)節(jié)。例如，從內(nèi)皮分化培養(yǎng)基中培養(yǎng)的人脂肪干細(xì)胞中收集的EV中miRNA－31水平增加。與在正常培養(yǎng)基中生長的脂肪源性干細(xì)胞收集的EVs相比，產(chǎn)生的EVs促進(jìn)了內(nèi)皮細(xì)胞的遷移、管腔的形成和主動(dòng)脈環(huán)的生長。一些細(xì)胞平臺(tái)已經(jīng)被開發(fā)出來，用特定的蛋白質(zhì)和RNA來定制EVs的富集；然而，這些平臺(tái)還沒有被評估用于心血管疾病應(yīng)用。此外，很少有研究利用細(xì)胞機(jī)制來設(shè)計(jì)具有特定表位的ev，以靶向心臟。

③ 分離后修飾方法。使用細(xì)胞修飾機(jī)制來生產(chǎn)EVs的好處是保留了EVs的大部分生物物理特性，但也有缺點(diǎn)——在細(xì)胞中過度表達(dá)某個(gè)特定分子可能會(huì)對其生物學(xué)產(chǎn)生無法預(yù)料的后果，最終干擾EVs的生物發(fā)生。使用EVs分離后修飾的策略為EVs的有效生物工程裝載、靶向和輸送提供了替代方法，而不用考慮其來源細(xì)胞。然而，分離后修飾的方法可能掩蓋或損害內(nèi)源性EV特性，最終損害EV的生物活性。

膜滲透策略，如電穿孔、熱休克或凍融程序、洗滌劑處理和超聲波等，以加載外源材料，這些策略已經(jīng)應(yīng)用于EVs上，成功率參差不齊。其他策略包括被動(dòng)加載，利用EV膜的疏水性將感興趣的化合物被動(dòng)地加載到EVs中，以及用膽固醇修飾感興趣的分子。這些研究報(bào)告了高達(dá)70％的負(fù)載效率，但對EVs的生物物理特性的影響和確切的作用機(jī)制仍有待闡明。

使用轉(zhuǎn)染劑或膜通透性策略對幾種EV制劑進(jìn)行了富集，并在心血管疾病的背景下對其進(jìn)行了評估，以減少心臟纖維化、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和增加血管生成。例如，miRNA－21－5p在心肌梗死后纖維化的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，它調(diào)節(jié)包括MMP2、PTEN和SMAD7在內(nèi)的多個(gè)基因靶點(diǎn)。與使用未修飾的EVs相比，富含miRNA－21抑制劑的人外周血衍生EVs可減少M(fèi)I小鼠模型的纖維化。在一項(xiàng)單獨(dú)的研究中，從心臟祖細(xì)胞衍生細(xì)胞中收集EV，通過電穿孔法富含miRNA－322，并系統(tǒng)地注射到MI小鼠模型中，與未經(jīng)修飾的EVs相比，可減少心肌梗死面積和纖維化，并增加血管生成。綜上所述，這些研究證明了分離后富集EVs的可能性，從而提高了其與未修飾EVs相比的生物活性。

分布和生物靶向：在對動(dòng)物模型進(jìn)行全身給藥后，EVs很快被清除或集中在肝臟、脾臟和肺臟中，EVs的半衰期（通常在分鐘范圍內(nèi)）本質(zhì)上取決于EVs分泌細(xì)胞的來源。EV的生物分布受多種因素的影響，包括給藥途徑和劑量。如之前在細(xì)胞療法中觀察到的，保留在多個(gè)器官中的EV可能會(huì)誘導(dǎo)全身性抗炎作用，提高心血管系統(tǒng)的再生能力。然而，研究清楚地表明EV療效的提高與EV在病變區(qū)域的滯留有關(guān)。因此，人們開發(fā)了幾種策略來控制EV的生物分布，并將EV靶向特定的器官和組織。

使EVs攝取量最大化的一個(gè)策略是增加其在循環(huán)中的穩(wěn)定性，從而提高EVs與目標(biāo)細(xì)胞或組織之間相互作用的可能性。用聚乙二醇修飾EVs增加了其循環(huán)時(shí)間并減少了非特異性細(xì)胞對其的吸收。另一種策略依賴于用特異性蛋白或肽對EV膜進(jìn)行修飾，這些蛋白可以與心血管系統(tǒng)中表達(dá)的特定細(xì)胞受體或細(xì)胞外基質(zhì)成分相互作用。一些例子包括靶向腦缺血區(qū)域的環(huán)肽（RGDyK）、靶向神經(jīng)元的溶酶體相關(guān)膜糖蛋白2B（LAMP2B）–RVG結(jié)構(gòu)物、靶向缺血心肌的CSTSMLKAC肽和靶向心肌細(xì)胞的WLSEAGPVVTVRALRGTGSW肽。Tetraspanins蛋白存在于EV膜中并且優(yōu)先與特定細(xì)胞系結(jié)合（例如，Tetraspanins蛋白與內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)的整合素α4β4鏈結(jié)合），但這些蛋白質(zhì)可能不足以選擇性和有效地將EVs靶向器官或組織。

在心臟病的病例中，臨床前研究中已經(jīng)報(bào)道了EVs的心肌內(nèi)給藥；然而，這種給藥途徑在臨床上并不總是可取的，因?yàn)樗�涉及到�?dǎo)管插入術(shù)。靜脈注射EVs是一個(gè)簡單得多的程序，并允許重復(fù)應(yīng)用；然而，這種方法更容易偏離靶點(diǎn)結(jié)合，增加不良反應(yīng)的可能性。經(jīng)過改造的EVs最終可能會(huì)克服這些障礙，將它們的治療藥物運(yùn)送到受傷的心臟。有兩種方法被用來修飾EVs的表面，使其靶向心臟。在一種方法中，對EV分泌細(xì)胞進(jìn)行基因改造以表達(dá)肽，然后將其并入分泌的EVs膜中。例如，EV分泌細(xì)胞已經(jīng)用慢病毒載體進(jìn)行了基因修飾，該結(jié)構(gòu)表達(dá)融合了肽（CSTSMLKAC）的膜蛋白（LAMP2B），從而靶向缺血心肌細(xì)胞。雖然沒有EVs在心臟中積累的絕對定量，但熒光成像顯示肽修飾的EVs比沒有表面修飾的EVs積累的更多。

在另一種方法中，可通過兩種主要策略對EVs表面進(jìn)行化學(xué)修飾：將經(jīng)蛋白質(zhì)（例如鏈霉親和素）或肽修飾的脂質(zhì)物理結(jié)合到EVs的膜中，以及將連接物化學(xué)偶聯(lián)于EVs表面的官能團(tuán)（羧基或胺基）。這些反應(yīng)可以在水溶液中進(jìn)行，與傳統(tǒng)的生物結(jié)合技術(shù)相比，具有快速、選擇性和非常高效的特點(diǎn)。例如，心肌梗死后將經(jīng)心肌靶向肽（CSTSMLKAC）修飾的EVs注射到小鼠，左心室射血分?jǐn)?shù)增加了46％。

EVs分泌細(xì)胞的遺傳修飾和化學(xué)方法修飾對EVs各有利弊�；�因方法可能會(huì)產(chǎn)生一種更標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品，這對于滿足監(jiān)管預(yù)期是可取的。然而，這種策略有一些局限性，包括由于基因操縱導(dǎo)致的EVs生物活性的變化，以及難以控制靶向表位的密度及其糖基化狀態(tài)�；瘜W(xué)方法可以允許有效地控制EV表面修飾的結(jié)構(gòu)（包括防止肽降解的非天然氨基酸）和靶向表位的密度，而不考慮其來源細(xì)胞。另外，化學(xué)方法可以在EVs的純化過程中進(jìn)行，因此，其更適合臨床應(yīng)用。

攝取和細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)：利用熒光成像技術(shù)和標(biāo)記的EVs可以研究EVs的內(nèi)化和細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸。EVs的細(xì)胞內(nèi)吞作用似乎受到EVs與細(xì)胞膜的相互作用以及受體細(xì)胞的內(nèi)吞能力的影響。EVs的內(nèi)化可以通過非特異性的相互作用，也可以通過特定的相互作用，如受體依賴性途徑來介導(dǎo)。關(guān)于細(xì)胞內(nèi)吞能力的差異、EV表面修飾對細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)挠绊懸约癊V表面修飾可能增加內(nèi)溶酶體逃逸的影響，目前還知之甚少。然而，這些問題是至關(guān)重要的，因?yàn)榇蟛糠謨?nèi)化的EV在內(nèi)溶酶體途徑中被加工，最終在溶酶體中降解。實(shí)際上，大約60％的內(nèi)化EV在與受體細(xì)胞接觸48小時(shí)后定位于溶酶體。

有人提出了增加EVs內(nèi)溶酶體逃逸的策略。在一種方法中，EVs被陽離子脂質(zhì)和pH敏感的融合肽包被，這增加了內(nèi)溶酶體膜的破壞，從而導(dǎo)致EV內(nèi)容物的有效胞漿釋放。在另一種方法中，EVs被精氨酸細(xì)胞滲透肽包裹，以誘導(dǎo)活躍的微胞飲作用，并更有效地將EVs釋放到細(xì)胞漿中。

傳送：在損傷部位局部給藥EVs可增加靶向細(xì)胞和靶細(xì)胞攝取的可能性。已經(jīng)開發(fā)了幾種基于生物材料的策略從而在損傷部位持續(xù)釋放EV，包括含有透明質(zhì)酸、藻酸鹽、殼聚糖、膠原或兩親性肽的水凝膠。水凝膠組合物的設(shè)計(jì)考慮了其生物學(xué)、降解、原位凝膠化特性、機(jī)械和EV釋放特性。通過幾種方法將EVs摻入水凝膠中。在一種方法中，EV與聚合物溶液混合而不涉及兩個(gè)實(shí)體之間的反應(yīng)。然后將溶液注入感興趣的組織中，并在幾分鐘內(nèi)通過分子間的相互作用、分子間離子相互作用或聚合物疏水鏈介導(dǎo)的自組裝過程將聚合物物理交聯(lián)，從而將EVs保留在聚合物結(jié)構(gòu)內(nèi)。

在另一種方法中，EV與聚合物溶液混合形成聚合物－EV共軛物并啟動(dòng)化學(xué)交聯(lián)過程。然后將溶液注入感興趣的組織，以進(jìn)一步交聯(lián)并形成水凝膠。在第三種方法中，EVs在聚合后被物理地并入水凝膠。與沒有緩釋系統(tǒng)的EVs相比，EV釋放水凝膠增加了左室射血分?jǐn)?shù)，縮小了梗死面積，減少了心律失常負(fù)擔(dān)。例如，用含EVs的水凝膠貼片治療的大鼠梗死心臟的左心室射血分?jǐn)?shù)分別比不含EVs的對照組和單獨(dú)接受EVs的對照組動(dòng)物高40％和25％。重要的是，從水凝膠中釋放EV的動(dòng)力學(xué)似乎對其治療效果有重要作用。例如，植入小鼠皮膚傷口的水凝膠緩慢釋放EVs不如使用遠(yuǎn)程觸發(fā)水凝膠在皮膚再生過程中協(xié)同釋放EVs有效。在這項(xiàng)研究中，EVs被固定在一個(gè)水凝膠中，該水凝膠可以被暴露在藍(lán)光下裂解。然后每隔一段時(shí)間將傷口暴露在藍(lán)光下（這可以根據(jù)傷口的愈合率而改變），以觸發(fā)部分水凝膠降解和EVs的控制釋放。

展望

在過去的十年里，在了解EVs的生物學(xué)特性及其在心血管領(lǐng)域的應(yīng)用方面取得了重大進(jìn)展。靶向技術(shù)可以增加EVs在心血管系統(tǒng)中的積累，從而減少所需的劑量，利用特定生物分子提高EVs含量的策略可能是其成功應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵。EVs追蹤技術(shù)的使用將提高我們對EVs生物分布機(jī)制的理解。此外，將外源分子加載到EVs上并控制其體內(nèi)釋放將為提高EVs的生物活性創(chuàng)造機(jī)會(huì)。最后，生物工程化的EVs將是一個(gè)極具前景的，不依賴細(xì)胞，耐用且可定制的治療方法，以改善心血管疾病患者的結(jié)局。

參考文獻(xiàn)：

Native and bioengineered extracellular vesicles for cardiovascular therapeutics． Nat Rev Cardiol． 2020 Jun 1．