《Biomaterials》：Engineered extracellular vesicles from human placental mesenchymal stem cells attenuate abdominal aortic aneurysm formation by inhibiting Nat10-mediated vascular smooth muscle cell senescence
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hPMSC-EVs通过OPN靶向肽增强定位和滞留，抑制血管平滑肌细胞衰老，显著减少AngII和弹性蛋白酶诱导的AAA形成，机制涉及miR-149-5p/Nat10信号通路。
Xiaoqian Jia|Xiao Hu|Ziwei Fu|Liwen Zhang|Xiajing Luo|Weichi Huang|Yuhao Hua|Qin Fang|Jincai Zeng|Fuwen Huang|Guoquan Wei|Jianping Bin|Hao Zheng|Guojun Chen|Senlin Huang
南方医科大学南方医院器官衰竭研究国家重点实验室心脏病学系，中国广州510515
摘要
人胎盘间充质干细胞衍生的细胞外囊泡（hPMSC-EVs）在多种疾病中表现出抗衰老作用。然而，它们在腹主动脉瘤（AAA）这种退行性主动脉疾病中的作用尚未被探索。我们的研究发现，hPMSC-EVs能够有效延缓血管平滑肌细胞（VSMC）的衰老。在体内实验中，用骨桥蛋白（OPN）靶向肽修饰hPMSC-EVs后，可以使其精确地定位到动脉瘤部位并提高局部滞留能力。此外，给予OPN靶向的hPMSC-EVs显著减少了AngII和弹性蛋白酶诱导的小鼠模型中的AAA形成，这是通过抑制VSMC衰老实现的。机制研究进一步表明，hPMSC-EVs通过下调Nat10的表达来抑制VSMC衰老并降低AAA的发生率。miRNA测序发现，封装在hPMSC-EVs中的miR-149-5p是调控Nat10表达的关键介质。这些结果表明，OPN靶向的hPMSC-EVs作为一种有前景的AAA靶向治疗手段，通过miR-149-5p/Nat10/衰老轴发挥保护作用。
引言
腹主动脉瘤（AAA）是一种危及生命的疾病，其特征是腹主动脉异常扩张，破裂后的死亡率约为80%[1]。目前的指南仅建议通过管理风险因素和手术干预来降低AAA的发病率和破裂率[2]。然而，在临床实践中仍缺乏预防或减缓AAA进展的药物疗法[2]。这一空白激发了人们对疾病发病机制的兴趣，这可能为预防或延缓AAA的发展提供潜在策略。
最近的研究强调了细胞衰老是驱动AAA发展的关键病理生理过程[3]。血管平滑肌细胞（VSMCs）在面对机械应力、氧化应激和尼古丁损伤等多种血管挑战时会衰老[4]。衰老的VSMCs的积累与AAA的病理变化密切相关，如细胞外基质（ECM）的降解和动脉重构[5]。此外，衰老的VSMCs会分泌一系列促炎细胞因子和趋化因子，这些统称为衰老相关分泌表型（SASP）。SASP通过招募炎症细胞进入血管壁，促进慢性主动脉炎症和AAA的形成[6]。我们的初步研究表明，使用senolytic药物清除衰老的VSMCs可以显著减缓AAA的进展，这突显了抗衰老疗法在AAA管理中的潜力[7]。然而，临床试验表明，现有的senolytic药物缺乏选择性，会通过靶向非衰老细胞而产生全身性效应[8]。因此，迫切需要一种能够选择性靶向主动脉中细胞衰老的药物方法来预防和治疗AAA。
基于间充质干细胞（MSC）的疗法在预防或治疗AAA方面显示出巨大潜力[9]。在各种MSC类型中，人胎盘MSCs（hPMSCs）来源于胎盘，以其抗衰老特性而闻名[10]。值得注意的是，先前的研究表明，移植hPMSCs可以缓解小鼠模型中的AAA发展和进展[11]。越来越多的证据表明，大多数MSC的治疗效果主要是通过细胞外囊泡（EVs）实现的，而不是通过直接的细胞间相互作用[10]。据报道，hPMSC-EVs在氧化应激下对多种细胞具有抗衰老作用[10]。此外，hPMSC-EVs通过改善衰老细胞的功能来加速组织修复[12]。hPMSC-EVs还能降低衰老细胞分泌的SASP成分水平，从而减轻炎症并增强组织修复[13]。因此，hPMSC-EVs在缓解动脉衰老和防止AAA形成方面具有巨大潜力。然而，hPMSC-EVs在预防和治疗AAA方面的效果仍有待探索，其潜在机制需要进一步研究。
目前，将未经修饰的EVs递送到AAA部位仍然是一个重大挑战。未经修饰的EVs在静脉注射后的半衰期仅为6小时，之后会被网状内皮系统迅速清除，主要在肝脏和脾脏等器官中[14]。最近的研究表明，经过配体工程改造的EVs在体内表现出更强的功能[15]、[16]、[17]。展示配体的EVs通过配体-受体结合靶向特定缺陷，显著延长EV的滞留时间同时减少副作用[18]。骨桥蛋白（OPN）是一种含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（RGD）序列的粘附性糖蛋白，由VSMCs分泌，在AAA的发病机制中起关键作用。先前的研究已将OPN确定为AAA存在和进展的关键驱动因素和有价值的生物标志物[19]、[20]、[21]。因此，OPN是一个潜在的靶点，可以精确调节主动脉组织中的VSMC功能和表型。最近的研究开发了针对OPN的纳米颗粒，用于防止VSMC的铁死亡并抑制血管再狭窄[16]、[22]、[23]。此外，针对OPN的theranostic纳米药物已被用于减轻VSMC功能障碍并阻止易损动脉粥样硬化斑块的进展[24]。这些发现表明，靶向OPN可能是改良EVs以预防和治疗AAA的有希望的方法。
本研究设计并构建了经过OPN靶向肽修饰的hPMSC-EVs（hPMSC-EVs-OPNTP），旨在评估hPMSC-EVs-OPNTP在体外和体内预防VSMC衰老和AAA发展的潜力。
动物实验
所有动物实验均获得了南方医科大学动物保护和使用委员会的批准。实验使用的C57BL/6J雄性小鼠年龄在18–20个月之间，来自南方医科大学。这些小鼠在无病原体条件下饲养，体重在22至28克之间，饲养环境温度为23±2°C，湿度为55±5%。该环境确保每小时空气交换率为10–15次，并保持12小时的
体外实验：hPMSC-EVs在减轻VSMCs细胞衰老和氧化应激中的作用
采用差速超离心法分离在无血清条件下培养的hPMSCs释放的EVs。透射电子显微镜（TEM）观察证实，hPMSC-EVs具有典型的杯状双凹形态（图1A）。纳米粒子追踪分析（NTA）显示，分离出的EVs大小分布在60至200纳米之间，峰值约为120纳米，浓度约为1.6×1010粒子/mL（图1B）。Western blot分析进一步证实了这一结果
讨论
本研究表明，hPMSCs衍生的EVs通过递送miR-149-5p来抑制VSMCs的衰老，从而抑制Nat10的表达。此外，在EV膜中加入OPN靶向肽可以增强hPMSC-EVs在AAA部位的定位和滞留能力，从而减轻疾病的形成和进展。这些发现强调了OPN-PMSC-EV疗法作为预防或治疗AAA的有前景策略的潜力。
本研究的一个关键发现是hPMSC-EVs-OPNTP
作者贡献声明
Xiaoqian Jia：撰写初稿、验证、方法学设计、实验实施、数据分析。Jianping Bin：监督工作。Xiao Hu：软件开发、实验实施、数据分析。Hao Zheng：撰写、审稿与编辑、数据可视化、验证、监督。Fuwen Huang：项目管理。Guoquan Wei：项目管理、数据管理、概念构思。Jincai Zeng：数据可视化、验证。Yuhao Hua：实验设计。Qin Fang：方法学设计。Xiajing Luo：软件支持。Weichi Huang：
数据获取
miRNA测序数据可在Gene Expression Omnibus（GSE247568）中获取。其他数据和材料可应要求提供。
利益冲突声明
作者声明没有可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（编号：82470287、82270347、82300390、82300300）、广东省专项支持计划（编号：2024TQ08A750）、广东省基础与应用基础研究基金（编号：2025A1515012366、2025A1515012316）、广州市科技项目资助（编号：2025A04J4179）、广东省医学科学技术研究基金（编号：B2024097）以及广东省医学会专项基金的支持。
