[发明专利]一种心脏靶向性基因工程外泌体及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及细胞生物学领域，具体涉及一种心脏靶向性基因工程外泌体及其制备方法和应用。所述外泌体表面展示心脏归巢肽(Heart homing peptide，HHP)CRPPR。通过将归巢肽融合表达在外泌体跨膜蛋白的胞外结构域来实现CRPPR展示在外泌体表面，从而实现了CRPPR的心脏靶向效果和外泌体安全高效的载体特征相融合，为开发更加安全高效的心脏靶向运送载体及心脏靶向药物提供了新的思路。经基因工程修饰，具有心脏靶向性的外泌体能大大延长其在体内的半衰期，提高所携带基因的心脏运送效果和治疗效果。

技术领域

本发明涉及细胞生物学领域，具体涉及一种心脏靶向性基因工程外泌体及其制备方法和应用。

背景技术

心血管疾病是人类健康的巨大威胁，心肌梗死、心律失常、心肌肥厚、高血压、心力衰竭等多种疾病目前仍缺乏有效的根治手段。研究显示，干细胞、非编码RNA、功能性蛋白质及多种化学药物都具有出色的心肌保护作用和临床转化潜力，同时也面临着巨大的挑战。心脏是在高速血流剪切力环境中，持续搏动的特殊器官。因此，心肌保护因子或药物无论通过心肌内注射、静脉注射或口服后，能够到达并驻留在心肌细胞的有效浓度过低，使治疗效果受限。传统的运送载体，如腺病毒、腺相关病毒、慢病毒、脂质体等都无法避免靶向效率低，载体毒性，失靶现象，低效基因运送，被肝/肾/脾等快速清除，体内生物半衰期短以及引起炎症和免疫反应等诸多缺陷，严重影响基因治疗的安全性和有效性。心肌靶向运送系统和靶向药物严重匮乏，这是心血管疾病治疗中的难点问题。

外泌体是细胞自体分泌的囊泡状小体，直径约30-150nm，具有良好的生物分布和生物相容性，天然，稳定，纳米尺寸，可穿透生物屏障，不引起免疫反应，还可以携带单一或随意组合的治疗制剂，具有基因运送载体的优良特征。研究显示，胚胎干细胞、骨髓间充质干细胞、心肌球源性细胞等都可以通过外泌体介导的旁分泌途径在心肌损伤修复中发挥治疗作用。心肌球源性细胞及其分泌的外泌体已被证实具有抑制心肌细胞凋亡、心肌纤维化及促进血管新生等作用。因此，干细胞来源的外泌体即可作为理想的基因运送载体，又具有出色的心肌保护作用。

天然未经修饰的外泌体不具有组织选择性，这些未经修饰的外泌体无论通过肌肉注射、静脉注射或口服的方式进入体内后，都无法避免机体的首过效应，会优先在肝、肾、脾等器官富集并被代谢清除，能够到达并驻留在心肌组织的很少。这严重限制了干细胞外泌体心肌保护作用的发挥，这也是严重制约干细胞外泌体用于心血管疾病临床治疗的瓶颈问题。

目前，心肌保护性因子，如非编码RNA、蛋白质和化学药物等缺乏安全、高效的心脏靶向运送系统，天然未经修饰的外泌体虽然可以作为理想的运送载体，但未修饰的外泌体不具有心脏靶向性，其心脏运送效果不佳，进而导致其治疗效果不佳。

综上，未经修饰的外泌体的心脏靶向性不佳。缺乏安全、高效心脏靶向运输系统。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的，外泌体心脏靶向性不佳的问题，提供一种心脏靶向性基因工程外泌体。该基因工程外泌体，通过将心脏归巢肽CRPPR融合表达在外泌体跨膜蛋白LAMP2的胞外结构域的方式，将心脏归巢肽展示在外泌体的表面，从而实现了CRPPR的心脏靶向效果和外泌体安全高效的载体特征相融合，提升了外泌体的心脏靶向性。

具有心脏靶向性的外泌体能够作为药物输送系统，为开发安全高效的心脏靶向运送载体及心脏靶向药物提供新的思路和技术平台。经基因工程修饰后，具有心脏靶向功能的外泌体在体内的半衰期显著提高，同时心脏运送效率显著提高，进而其治疗效果也显著提高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种外泌体，所述外泌体表面展示心脏归巢肽CRPPR。

本发明利用富含精氨酸的短肽CRPPR(Heart Homing Peptide,HHP)具有出色的心脏靶向性的特征，应用基因工程技术，将心脏靶向肽HHP标记在外泌体的表面，赋予外泌体心脏靶向功能。