Science Advances|寧波材料所在工程化間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)特發(fā)性肺纖維化治療可視化方面取得進(jìn)展
特發(fā)性肺纖維化是一種進(jìn)展迅速且致命的間質(zhì)性肺病，除長期氧療和肺移植之外，臨床上尚無較好的治療手段。近年來，間充質(zhì)干細(xì)胞因具有修復(fù)損傷肺上皮細(xì)胞和抑制肺上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化等能力，正在成為一種新型治療手段用于重塑特發(fā)性肺纖維化患者的肺組織結(jié)構(gòu)，恢復(fù)肺泡功能，改善其治療效果。但是，其臨床應(yīng)用仍面臨諸多挑戰(zhàn)，特別是患者纖維化肺部劇烈的氧化應(yīng)激微環(huán)境導(dǎo)致了移植間充質(zhì)干細(xì)胞存活率低和療效差等系列問題。因此，如何提高移植間充質(zhì)干細(xì)胞的存活率，增強(qiáng)特發(fā)性肺纖維化治療效果，并實(shí)現(xiàn)對(duì)該治療過程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是目前亟需解決的關(guān)鍵難題。
針對(duì)上述關(guān)鍵問題，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所先進(jìn)診療材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室納米生物材料研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了一種具有類酶活性和治療性基因遞送能力的可視化金鉑鈷摻雜三金屬基納米載體（圖1）。利用硫酸魚精蛋白的靜電吸附作用高效裝載肝細(xì)胞生長因子質(zhì)?；颍⑼ㄟ^優(yōu)異的膜易位與核定位性能促進(jìn)其進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)表達(dá)。基于貴金屬金元素在催化過程中增強(qiáng)電子轉(zhuǎn)移能力，以及鉑和鈷元素具備的超氧化物歧化酶和過氧化氫酶活性，三金屬基納米載體能夠有效清除纖維化肺部微環(huán)境內(nèi)的羥基自由基和過氧化氫。此外，金和鉑作為高原子序數(shù)金屬元素，具有良好的X射線衰減能力，可作為CT成像造影劑。基于上述特性，三金屬基納米載體工程化間充質(zhì)干細(xì)胞不僅可以有效清除纖維化肺部的活性氧，還可以在纖維化病灶部位高效表達(dá)肝細(xì)胞生長因子，從而提高移植間充質(zhì)干細(xì)胞的抗氧化應(yīng)激和抗纖維化能力，最終將其體內(nèi)存活時(shí)間延長至14天，顯著改善了特發(fā)性肺纖維化的治療效果。特別是通過將CT成像技術(shù)與生物發(fā)光成像技術(shù)相結(jié)合，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)移植間充質(zhì)干細(xì)胞在纖維化肺部的分布、遷移及存活等生物學(xué)行為的實(shí)時(shí)可視化監(jiān)測(cè)。在未來，該研究將為“工程化細(xì)胞療法”在治療各種肺部炎性疾病中移植細(xì)胞的療效提高、療效可視化以及作用機(jī)制探究提供理論基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)借鑒。
相關(guān)成果以“Enzyme-like nanoparticle-engineered mesenchymal stem cell secreting HGF promotes visualized therapy for idiopathic pulmonary fibrosis in vivo”為題發(fā)表在Science Advances上（原文鏈接https://doi.org/10.1126/sciadv.adq0703）。寧波材料所博士后鮑紅英為該論文的第一作者，吳愛國研究員和李娟研究員為該論文的共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金、國家科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
圖1 三金屬基納米載體工程化間充質(zhì)干細(xì)胞協(xié)同治療特發(fā)性肺纖維化及其治療過程可視化
（先進(jìn)診療材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室）