Adv Sci丨南京大学李澜等团队研究表明ShK修饰的UCMSCs通过PI3K/Akt轴抑制M1样巨噬细胞极化并缓解骨关节炎进展

膝关节骨性关节炎（OA）是最常见的退行性关节疾病，影响着大约6.54亿人，它显著降低了人类的生活质量，加剧了社会经济负担。 骨关节炎的典型症状主要是疼痛、关节僵硬和功能障碍。目前的治疗策略侧重于缓解疼痛症状和改善炎症，如姑息性OA药物二乙胺、葡萄糖胺、非甾体抗炎药（NSAIDs）和镇痛药。然而，由于骨性关节炎的病理机制的异质性，目前的药物治疗主要集中在症状缓解上，并不令人满意。OA的发病机制尚不清楚，需要开发新的治疗策略。越来越多的证据表明，滑膜炎症是OA的主要原因，而M1样滑膜巨噬细胞是一种活化的巨噬细胞，与关节炎症密切相关，在OA的进展中起关键作用。在OA的发展过程中，大量细胞浸润增生的滑膜组织，巨噬细胞病理上积聚在滑膜内膜衬里，是OA不同于类风湿关节炎以T细胞为主的主要免疫细胞类型。 因此，针对 M 1样滑膜巨噬细胞的致病机制，开发有效的缓解OA进展的治疗剂仍需进一步探索。

Kv1.3在免疫细胞中高度表达，在免疫反应和炎症中发挥关键作用，特别是在自身免疫性疾病和慢性炎症条件下。 Kv1.3过表达可导致其过度激活，诱导巨噬细胞M1极化，IL-6和TNF-α表达增强，巨噬细胞ERK1/2和NF-κB磷酸化水平升高。多项研究表明，阻断Kv1.3通道可抑制巨噬细胞活化并减轻炎症水平。而其他抑制剂则受其自身特性的限制，如非生物外来化学物质、分子量太大而无法进行生物修饰等。ShK是一种具有35个残基的碱性肽，最早从海葵中发现。它高度选择性地阻断Kv1.3，其类似物已被用于治疗自身免疫性疾病。ShK与MMP23的一个结构域高度同源，可能被免疫系统识别为一种自肽，已成功用于基因工程益生菌输送系统。然而， 没有证据表明Kv1.3在活化的 M 1样巨噬细胞中的异常表达是否与OA进展有关。另一方面，目前的Kv1.3抑制剂属于多肽类，存在提取成本高、体内吸收效率低、易降解等问题。为了克服上述问题，有必要采用原位控释策略。

ShK修饰的UCMSCs方案（图源自 Advanced Science ）

由于天然细胞具有对动态环境作出反应的固有能力，因此已被开发为治疗药物的载体。 相反，游离蛋白和治疗药物通常会引起免疫系统的反应，导致它们迅速从血液中清除。与合成材料相比，活细胞具有更大的生物可降解性和生物相容性。人脐带间充质干细胞（UCMSCs）由于其易于获取、高扩张能力、低免疫原性以及其再生、免疫调节和抗炎特性，在基于间充质干细胞的治疗中越来越受欢迎。此外，基于MSCs的临床试验已在2型糖尿病、难治性免疫性血小板减少症、牛皮癣、OA等不同疾病中显示出良好的治疗效果。 此外，由于干细胞的高可塑性，它们可以作为“活性药物工厂”，通过转基因技术持续生产目标肽。

研究发现OA中M1样滑膜巨噬细胞中Kv1.3的异常表达升高有助于OA的进展。 在机制上，阻断Kv1.3可有效抑制巨噬细胞M1极化和通过PI3K/Akt轴的炎症释放。然后，用过表达ShK的质粒转染UCMSCs，构建生物工程UCMSCs分泌ShK，分泌肽阻断Kv1.3通道，抑制巨噬细胞的激活，从而抑制OA的进展。综上所述， 研究开发了一种天然的活性功能化载体来操纵巨噬细胞极化，重塑OA中紊乱的关节环境。研究结果为OA的工程化干细胞治疗提供了新的见解。

参考消息：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202406822