近日，东南大学中大医院刘必成/吕林莉课题组在Science Advances杂志（IF 13.116）上发表文章，报道了一种通过工程巨噬细胞来制造负载白介素10（IL-10）的细胞外囊泡（IL-10+EV）的方法，用于治疗缺血性急性肾损伤（AKI）。由于EV表面上的粘附成分，通过EV递送IL-10不仅增强了IL-10的稳定性，而且还提高了其对肾脏的靶向性。IL-10+ EV的治疗显著改善了缺血/再灌注损伤引起的肾小管损伤和炎症，并有效地预防了向慢性肾脏病的转变。从机理上讲，IL-10+ EV靶向肾小管上皮细胞，并抑制了rapamycin信号传导的哺乳动物靶点，从而促进线粒体保持线粒体的健康。此外，IL-10+ EV通过靶向肾小管间质中的巨噬细胞有效地驱动了M2巨噬细胞极化。
急性肾损伤（AKI），一种肾功能的突然丧失，发病率和死亡率都很高。此外，AKI常增加患慢性肾脏病（CKD）和终末期肾脏疾病的风险。但是，尚无明确的疗法来治疗既定的AKI或阻止其发展为CKD。白介素10（IL-10）是一种功能强大的免疫调节剂，具有强大的抗炎和组织再生能力。在AKI中，研究表明IL-10可通过限制炎症细胞因子的产生和免疫细胞浸润来保护缺血、顺铂或输尿管梗阻引起的肾脏损伤，表明IL-10可能是一种潜在的治疗方法，解决目前AKI治疗的临床挑战。但是，细胞因子易受化学和物理不稳定的影响，并不可避免地激活循环中的白细胞，这可能会导致治疗效果降低、损害患者。解决该问题的关键是提高IL-10的稳定性并选择性地靶向受损的肾脏。细胞外小泡（EVs），例如外泌体和微泡，是细胞以组成型或诱导型方式分泌的小膜颗粒（大小为40至1000 nm）。释放的EV通过将核酸和蛋白质转运至远端或附近的细胞，充当细胞间的信使。最近的研究表明，在从化学治疗到基因治疗的多种情况下，EV具备作为强大而可行的纳米载体进行药物递送的潜力。与现有的递送系统相比，EV的独特优势是其天然来源，这使它们能够逃避吞噬作用，延长治疗剂的半衰期并降低免疫原性。因此，基于EV的药物递送系统可能是操纵IL-10以有效治疗AKI的有吸引力的候选者。该研究报道了一种有效的方法，用于制备来源于巨噬细胞的负载IL-10的EV（IL-10+EV），并研究了IL-10+ EV在缺血性AKI鼠模型中的治疗效果。IL-10+ EV能够增强IL-10的稳定性，并由于EV表面上的整联蛋白α4β1、α5β1、αLβ2和αMβ2等粘附成分而有效地靶向受损的肾脏。IL-10+ EV的治疗不仅可以靶向肾小管间质中的巨噬细胞，而且可以靶向肾脏中的肾小管上皮细胞（TECs），可以显著改善肾脏缺血/再灌注（I/R）损伤，并防止AKI向CKD的转变。具体来说，研究显示IL-10+ EV抑制哺乳动物mTOR靶点活性，从而促进线粒体自噬保持TEC中的线粒体适应性。研究结果支持将EV用作IL-10的多功能递送系统，将其作为治疗缺血性AKI的有效策略。IL-10+EV的制备和表征。（A）用RFP标记的IL-10转染RAW细胞，然后用地塞米松刺激。通过针对RFP的免疫染色检查了IL-10的细胞内分布。右边的方框是方框区域的热图可视化。比例尺，10 μm。（B）在工程化RAW细胞中对IL-10（绿色）和EV标记CD63（红色）进行免疫染色。（C）在IL-10+ EV中对EV相关的标志蛋白（Alix、CD63和CD81）和巨噬细胞相关的标志物（CD68和CD206）进行蛋白质印迹分析。（D）IL-10+EV的尺寸分布和代表性TEM图像。（E）热图，显示了从抗体阵列分析获得的每种细胞因子的蛋白质水平。M0 EV：未经处理的RAW细胞产生的EV。（F）EV中IL-10的ELISA分析，以及IL-10+ EV中IL-10和IL-10受体的蛋白质印迹分析。（G）通过实时定量PCR测量IL-10+EV中的IL-10 mRNA。（H和I）比较IL-10+ EV和游离IL-10在不同条件下的稳定性，包括在37°C或-80°C下放置一周，在pH 5.5溶液中悬浮12小时。然后，通过ELISA分析在不同时间点检测IL-10浓度。
IL-10+EV可抑制AKI-CKD转变。采用35分钟的单侧IRI，再灌注后静脉内注射IL-10+EV（200 μg），每24小时连续给药，共3次。在诱发疾病后第4周对小鼠实施安乐死。（A）PAS染色的代表图。比例尺为500 μm（顶部）和200 μm（底部）。矢状截面上的Masson三色染色的代表图。底部是高框区域的放大倍数。比例尺为1 mm（顶部）和200μm（底部）。（C）肾脏组织中胶原I和α-SMA的蛋白质印迹分析。Tao-TaoTang, Bin Wang, Min Wu, Zuo-Lin Li, Ye Feng, Jing-Yuan Cao, Di Yin, Hong Liu,Ri-Ning Tang, Steven D. Crowley, Lin-Li Lv, and Bi-Cheng Liu. Extracellular vesicle–encapsulated IL-10 as novel nanotherapeutics against ischemic AKI. Science Advances 12 Aug 2020: Vol. 6, no. 33, eaaz0748
