细胞外囊泡(EVs)是细胞释放的各种具有膜结构的囊泡结构(40-100nm),因其具有低免疫原性、可生物降解、低毒性、可穿过血脑屏障等优点,成为免疫治疗、再生医学等领域有前景的药物载体,并成为一种新型药物递送系统的载体。
环状RNA DYM(circDYM)来源于DYM基因第4、5、6外显子,可以作为miRNA9的“海绵”,吸附、抑制miRNA,从而发挥调控作用。 2018年,东南大学医学院药理学系姚红红研究团队发现,海马区circDYM的过表达能够抑制miRNA 9的活性,最终降低小胶质细胞活化,减轻抑郁样行为。
2022年1月13日,基于上述研究成果,姚红红研究团队构建了靶向中枢神经系统、包裹circDYM的胞外囊泡(RVG-circDYM-EVs),有效缓解了慢性应激导致的抑郁样行为障碍,成功将环状RNA开发成核酸药物。
2011年,开发了一种利用外泌体靶向递送siRNA的新方法,将外泌体表面膜蛋白lamp2b与神经元特异性狂犬病毒糖蛋白(RVG)进行修饰融合,形成含有RVG-lamp2b融合蛋白的外泌体,通过电穿孔的方式,使外源短链干扰RNA进入外泌体,外泌体表面的RVG与乙酰胆碱受体结合,特异性地释放短链干扰RNA进入神经元,显著下调与阿尔茨海默病相关的蛋白BACE1的表达。
通过类似的方法,研究人员构建了RVG-circDYM-EVs系统,利用外泌体作为载体,实现了靶向烟碱型乙酰胆碱受体的circDYM过表达(图1)。尾静脉注射200μg/ml 2小时后, μg RVG-circDYM-EVs后,该外泌体系统开始在小鼠肝脏、肾脏、心脏、脾脏、脑等部位富集(图2),其中肝脏的富集和表达最高。 随着时间的推移,外泌体的含量逐渐减少。
此外,RVG-circDYM-EVs 可以特异性地表达在海马区的小胶质细胞、神经元和星形胶质细胞上。这表明烟碱乙酰胆碱受体靶向过表达 circDYM 的外泌体可以穿透血脑屏障进入小鼠脑内,并均匀分布。
体外细胞实验表明,RVG-circDYM-EVs 可以降低脂多糖诱导的小胶质细胞活化:iNOS、IL-6、IL-1 的表达β 和 MCP - 1 均降低。随后,尾静脉注射 100、200、300 和 400 μg RVG - circDYM - EVs 给患有因慢性压力引起的抑郁样行为的小鼠,200、300 和 400 μg剂量组能明显改善小鼠的抑郁样行为(图3)。
为进一步探究RVG-circDYM-EVs调控小胶质细胞活性的分子机制,研究人员通过单细胞测序发现,转录因子TATA-box结合蛋白相关因子1(TAF1)蛋白能够调控10多个差异表达基因,并与circDYM相互作用,共定位于小胶质细胞胞浆中。体外实验显示,过表达TAF1促进Trpm6和Cyp39a1的表达,过表达circDYM则可抑制这种促进作用。
脂多糖可以促进TAF1与Trpm6和Cyp39a1启动子结合,敲低Trpm6或Cyp39a1均可阻断脂多糖引起的iNOS水平升高,这些分子实验表明circDYM可以通过TAF1直接调控小胶质细胞的活化。
慢性应激可导致海马区紧密连接蛋白表达减少,血脑屏障通透性增加,最终导致外周免疫细胞如CD4阳性T细胞、CD8阳性T细胞、B220阳性B细胞等向脑实质内浸润,RVG-circDYM-EVs治疗可部分修复血脑屏障,减少外周免疫细胞的浸润。
据悉,该论文开发的RVG-circDYM-EVs已于2020年2月13日申请专利,申请名称为:针对烟碱型乙酰胆碱受体的外泌体-靶向过表达circDYM及其制备方法和应用。