陶勇醫生聯合馬光輝院士、魏煒研究員發Nature NBE，用科技這把“手術刀”為患者繼續治病

這幾年，每當提起陶勇的名字，總伴隨著人們的心疼與惋惜。27歲時，陶勇從北京大學醫學部以眼科學博士畢業；31歲，在葡萄膜炎?？崎T診開診；37歲，成為教授、博士生導師?？梢哉f，他的人生曾是醫學博士的成長范本，卻在最重要的人生階段遭遇一場意外。

2020年1月20日，一名男子突然持刀進入診室將陶勇砍傷，這起惡性傷醫事件引起社會高度關注。事件中，陶勇頭上被砍了三刀，左胳膊、右胳膊前臂、左手的掌中以及背后多處骨折，神經、肌肉、血管斷裂……傷情一度讓他陷入“人生中最為黑暗和沮喪”的時刻。

手部受傷打亂了陶勇既往的工作節奏，走出陰影后，他將精力更多地放在指導和培養年輕醫生及科研和成果轉化上，今年5月，陶勇重新拿起手術刀沖上微博熱搜。與此同時，他表示要用“科技”這把更厲害的“手術刀”給患者繼續治病。

近日，中國科學院過程工程研究所馬光輝院士、魏煒研究員和首都醫科大學附屬北京朝陽醫院眼科醫生陶勇合作的最新成果以題為“Exosome-loaded degradable polymeric microcapsules for the treatment of vitreoretinal diseases”發表在最新一期《Nature Biomedical Engineering》上。他們報告了外泌體負載的具有微米孔隙的可降解聚（乳酸-共-乙醇酸）微膠囊在治療玻璃體視網膜疾病方面的療效。在小鼠視網膜缺血再灌注損傷模型中進行玻璃體內注射時，封裝了小鼠間充質干細胞衍生的外泌體的微囊沉積在玻璃體下腔，在一個多月的降解過程中釋放外泌體，并使視網膜厚度恢復到接近健康視網膜的厚度。在患有分枝桿菌葡萄膜炎的小鼠和非人靈長類動物中，通過玻璃體內注射裝有猴調節性T細胞外泌體的微囊，可顯著降低炎癥細胞的水平。這種可凍干的外泌體微囊可為玻璃體視網膜疾病提供替代治療方案。

【背景與設計策略】

玻璃體視網膜疾病包括多種危及視力的疾病，可導致嚴重的不可逆視力喪失。目前臨床上治療玻璃體視網膜疾病的療效普遍不盡如人意，而且治療往往會產生多種副作用。此外，經常需要重復治療，導致患者依從性差。

近年來，研究人員一直在探索眼科細胞療法的可能性。盡管取得了一些積極成果，但眼科細胞療法也遇到了一系列問題，如細胞存活率低、細胞表型不穩定、需要嚴格的儲存條件等，限制了這些細胞技術在臨床上的可行性。

眾所周知，許多細胞類型的治療效果都涉及旁分泌機制。因此，研究人員探索了利用更穩定的細胞分泌成分（如外泌體）作為治療成分來治療眼部疾病的可能性。受此啟發，研究人員提出了一種 "偽細胞 "制劑平臺。首先，他們采用梯度離心和超速離心相結合的典型方法從細胞上清液中分離出外泌體。然后，他們將外泌體（Exo）裝入聚乳酸-聚乙二醇酸（PLGA）微膠囊（Cap）穩定的多腔內部，并誘導溫和的自愈合過程，在這一過程中，表層孔隙愈合，產生了"ExoCap"假細胞。在確認了其凍干儲存的能力后，研究人員觀察到，玻璃體內注射后，ExoCap會在玻璃體腔的下部區域沉積，隨著微囊的降解，治療外泌體也會不斷釋放。最后，他們利用RIRI和引霉菌性葡萄膜炎（PMU）模型，檢測了兩種不同ExoCap配方的治療效果，它們分別基于間充質干細胞衍生外泌體（MExo）和Treg細胞衍生外泌體（TrExo）的微囊化。

【MExoCap的構建和表征】

分析表明：MExo具有如圖1a所示的預期杯狀形態。納米顆粒跟蹤分析和動態光散射表明MExo的平均直徑為127.2±12.4 nm（多分散性：0.27±0.03），平均zeta電位為-16.0±1.4 mV（圖1b）。蛋白質印跡檢測到外泌體標記物，包括ALIX、TSG101和CD63（圖1c）。驗證了MExo作為偽MSC組分的成功提取后，作者接下來采用雙乳化法制備PLGA多孔微膠囊。優化后所得微膠囊的粒徑為25.5±0.5 μm，它們的表面具有大量開放孔和相互連接的多腔，平均孔徑為3.4±0.2μm（圖1d頂部），這有利于外泌體擴散到微膠囊中，在溫和加熱過程中，聚合物的柔軟度和柔韌性得到改善，使得 PLGA 支架能夠延伸，從而導致孔收縮和閉合（圖 1d 底部）。一旦溫度恢復到室溫，片段就會變得堅硬，在玻璃態下幾乎沒有運動，導致 MExo 密封到愈合的微膠囊中（圖1e）。由于逐漸降解，所得的 MExoCap 在體外表現出 MExo 的持續釋放行為。從數量上看，超過95%的MExo在5周內釋放（圖1f），支持了它們在體內的潛在長期功效。在天然MSC中，外泌體與MVB一起保留（圖1g左上），并且外泌體的分泌是通過MVB與質膜融合產生的（圖1g右上）。在MExoCap中，MExo保留在微膠囊的內部多腔中（圖1g左下），MExo的釋放是由于微膠囊的逐漸降解造成的（圖1g）。為了驗證 MExoCap 作為更穩定技術的優越性，他們進行了兩項額外的實驗（圖1h，i），比較分析表明，微囊化后釋放的 MExo 保留了新鮮 MExo 的高活性特征，并且在 Lyo/Reh 后繼續保留它。