新生血管性視網膜病變，如早產兒視網膜病變（ROP）、增值性糖尿病視網膜病變（PDR）和濕性年齡相關性黃斑變性（wAMD）已成為世界范圍內的早產兒、勞動成年人和老年人視力損傷或失明的主要原因。這些疾病的病理特征主要是視網膜內部區域、視網膜表面或者脈絡膜區域內的異常血管生長，導致血管通透性增加、血-視網膜屏障（BRB）破壞、出血、視網膜細胞凋亡和視網膜脫離，最終導致視力損傷或失明。眼內血管內皮生長因子（VEGF）水平升高被認為是導致血管異常生長和BRB破壞的主要原因。目前新生血管性視網膜病變的治療手段十分有限，最常用的治療方法為激光光凝療法、玻璃體內注射類固醇激素和抗血管內皮生長因子（VEGF）抗體，通過抑制新生血管達到緩解疾病進展的目的。為了解決抗VEGF藥物在玻璃體腔內擴散性差以及半衰期短的問題，需多次進行注射才得以提高抗VEGF療效。然而玻璃體腔反復注射增加了感染、健康視網膜發生神經變性和眼內炎等發生的風險，更重要的是有相當比例的患者對這些治療無明顯應答等。針對視網膜血管疾病中抗血管新生治療存在的潛在問題，例如反復玻腔注射帶來的副作用，天津醫科大學顏華、王曉虹課題組的研究人員利用血管內皮細胞來源的外泌體作為抗血管新生短肽藥物的載體，構建了一個靶向視網膜血管的抗血管新生作用的新型運送系統，可以高效運輸抗血管生成短肽藥物至視網膜血管，從而抑制血管新生、血管滲漏和視網膜炎癥。該研究于發表于Theranostics雜志，題為“Exosome- mediated delivery of an anti-angiogenic peptide inhibitspathological retinal angiogenesis”(Dong et al.,2021)。
外泌體（Exosome）是一類來源于機體或細胞的直徑為50-150nm的生物納米級囊泡結構，可攜帶多種蛋白、RNA、脂類等分子，具有在細胞間傳遞信號等重要作用。近年來，由于其免疫原性低、生物相容度高、納米大小以及攜帶豐富的生物活性分子等優勢，外泌體在疾病診療領域受到廣泛重視和應用。為了克服外泌體作為生物納米運輸載體，藥物負載率低、靶向修飾難等問題，該研究利用了新型外泌體錨定肽CP05的功能化系統 (Gao et al., 2018)，實現了外泌體與抗血管新生治療短肽KV11 (Yi et al., 2009; Zhao et al., 2009)的高效連接，并借助了外泌體歸巢的特性，利用血管內皮細胞來源的外泌體作為載體，從而構建了高效靶向血管內皮細胞的抗血管新生短肽遞送系統。研究人員發現通過較玻璃體腔內注射更為安全的球后注射方式，可以有效的將抗血管新生短肽遞送到視網膜血管內皮細胞，并具有很好的穩定性。療效方面，研究人員利用多種視網膜血管新生和滲漏的動物模型，進行了詳細的評價，發現該藥物遞送系統可以有效的抑制病理性血管新生過程中的內皮增殖、血管通透性的增加以及炎癥浸潤等，并具有很好的安全性，從而證實了該抗血管生成藥物運輸載體系統對新生血管性疾病的治療作用。此外，該抗血管生成藥物運輸系統在體外培養的血管內皮細胞中也展示了較強的血管生成作用，體現在內皮細胞增殖、遷移和出芽能力的抑制。
此外，在機制方面，盡管抗血管生成短肽KV11抑制血管生成的作用機制尚未研究透徹，但KV11具有已知的抑制VEGF下游信號通路細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases, ERK）和Src激酶激活的作用。這兩個蛋白激酶分別調節了內皮細胞的增殖、遷移、內皮連接和屏障功能。血管內皮細胞來源的外泌體介導了抗血管生成短肽KV11在內皮細胞中的高效攝入，顯著增強了KV11對內皮細胞在響應VEGF刺激時發生的ERK和Src磷酸化的抑制作用。VEGF刺激可以導致血管內皮鈣黏蛋白VE-cadherin在酪氨酸位點Y685發生磷酸化，從而介導血管間連接的破壞和滲漏的發生。利用此外泌體載體系統后也可以顯著抑制Y685的磷酸化，從而保護血管完整性。本研究利用外泌體作為載體，結合血管生物學方法和眼科學臨床需求，構建了高效的、靶向性好的視網膜藥物遞送手段，為視網膜疾病的治療提出新的策略。參考文獻：Dong, X., Lei, Y., Yu, Z., Wang, T., Liu, Y., Han,G., Zhang, X., Li, Y., Song, Y., Xu, H., Du, M., Yin, H., Wang, X., and Yan, H.(2021). Exosome-mediated delivery of an anti-angiogenic peptide inhibits pathological retinal angiogenesis. Theranostics 11(11): 5107-5126.Gao, X., Ran, N., Dong, X., Zuo, B., Yang, R., Zhou, Q.,Moulton, H., Seow, Y., and Yin, H. (2018). Anchor peptide captures, targets,and loads exosomes of diverse origins for diagnostics and therapy. Sci TranslMed 10.Yi,Z., Cho, S., Zhao, H., Wu, Y., Luo, J., Li, D., Yi, T., Xu, X., Wu, Z., andLiu, M. (2009). A novel peptide from human apolipoprotein(a) inhibits angiogenesis and tumor growth by targeting c-Src phosphorylation in VEGF-induced human umbilical endothelial cells. Int J Cancer 124, 843-852.Zhao,H., Jin, H., Li, Q., Gu, Q., Zheng, Z., Wu, H., Ye, S., Sun, X., Xu, X., Ho, P., et al. (2009). Inhibition of pathologic retinal neovascularization by a small peptide derived from human apolipoprotein(a). Invest Ophthalmol Vis Sci50, 5384-5395.
