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Sci Adv | 柳夏林团队发现富含miR-204的外泌体可有效治疗干眼

慢性移植物抗宿主病cGVHD相关性干眼是造血干细胞移植后的主要并发症,40%-90%的cGVHD患者有干眼症表现,多诉眼干涩、异物感、疼痛、视物不清甚至引起失明,症状迁延不愈,严重影响患者的生活质量,临床上目前主要应用激素、免疫抑制剂、人工泪液等治疗,疗效欠佳,属于难治性干眼。由于cGVHD干眼发病机制复杂,现阶段缺乏满意的疗法,亟需探寻更有效的治疗方式。


近日,中山大学中山眼科中心的柳夏林教授团队在Science Advances杂志上以Research article发表题为miR-204-containing exosomes ameliorate GVHD-associated dry eye disease 的研究论文,首次报道了富含miR-204的外泌体可有效缓解慢性移植物抗宿主病相关性干眼症状和体征,并发现间充质干细胞外泌体(MSC-exo)通过其富含的miR-204靶向调控眼表巨噬细胞,重塑眼表微环境,缓解慢性移植物抗宿主病相关性干眼,为干预这类难治性干眼疾病提供新策略。



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间充质干细胞(Mesenchymal stromal cells, MSC具有潜在的免疫调节功能,可调控组织微环境,促进损伤后修复。既往研究认为MSC主要通过旁分泌机制发挥免疫调控作用。外泌体是一类直径30-150nm,具有完整膜结构的细胞外囊泡,含有mRNA、miRNA等多种小RNA、蛋白质、脂质等,负责细胞间的物质运输和信息传递,是细胞旁分泌作用的重要介质。该研究工作首次将MSC来源的外泌体(MSC-exo)制备成滴眼液,首先在动物模型中评估了MSC-exo滴眼液干预GVHD相关性干眼的作用,发现给干眼小鼠使用MSC-exo滴眼液后,角膜荧光素染色评分降低,泪液分泌量增高,干眼症状显著改善。


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图:MSC-exo滴眼液缓解GVHD小鼠的干眼


在组织病理上,研究人员发现MSC-exo滴眼液干预可以促进干眼小鼠角膜上皮层厚度的恢复,抑制了上皮细胞凋亡,促进其增殖;并且MSC-exo干预可以抑制巨噬细胞浸润角膜,降低炎症因子的表达。进一步在机制上,通过荧光示踪标记技术,研究人员证明MSC-exo主要与角膜巨噬细胞共定位,并发现MSC-exo 调控了巨噬细胞向抑炎的M2表型转化。这些结果提示,MSC-exo可能靶向调控巨噬细胞的浸润和免疫表型,调控角膜免疫微环境进而发挥治疗作用。


接下来,研究人员通过外泌体miRNA测序,发现MSC-exo富含miR-204。在功能获得研究中,通过在成纤维细胞过表达miR-204制备成L929- miR-204-exo,发现L929- miR-204-exo干预干眼的效应与MSC-exo相当。而在功能缺失研究中,通过antagomiR-204阻断MSC-exo中miR-204的功能后,MSC-exo缓解干眼的作用明显削弱。这提示miR-204可能是MSC-exo发挥抗干眼作用的有效成分。研究人员还进一步证明了外泌体中的miR-204靶向阻断IL-6/IL-6R/Stat3信号通路,从而抑制巨噬细胞M1表型形成,促进M2表型,从而改善了角膜免疫微环境。


由此,该研究完整阐释了MSC-exo通过其富含的miR-204,靶向调控眼表组织的巨噬细胞,阻断IL-6/IL-6R/Stat3信号通路,调控其免疫表型从促炎的M1向抑炎的M2表型转化,重塑眼表微环境,达到治疗GVHD相关性干眼的作用(示意图如下)


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图:MSC-exo经miR-204靶向调控巨噬细胞重塑眼表微环境的示意图


该研究开展了小样本前瞻性临床试验,纳入使用现有治疗药物3个月以上无明显缓解的难治性cGVHD相关性干眼患者,知情同意后,给予MSC-exo滴眼液治疗,发现他们应用MSC-exo治疗后,患者主观的干眼症状缓解,OSDI干眼评分降低,干眼体征显著改善,包括荧光素评分降低,泪膜破裂时间延长,泪液分泌增加,提示MSC-exo滴眼液用于治疗cGVHD相关性干眼是一种安全、无创和有效的无细胞疗法,具有良好的临床转化应用前景。


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图:MSC-exo滴眼液有效缓解GVHD相关性干眼患者的症状体征


综上,该研究首次在动物模型及临床试验中发现,MSC-exo对cGVHD相关干眼具有良好的治疗效果,为MSC-exo在其他严重干眼症如干燥综合征等的推广应用提供了可能。提出富含miR-204的外泌体在干眼疾病中的治疗潜力,为外泌体这种无创的无细胞疗法的应用提供实验依据和基础。


周恬博士后是本论文的第一作者,柳夏林教授和何嫦医生是本论文通讯作者。


原文链接:
http://doi.org/10.1126/sciadv.abj9617



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