王从周团队ACS Nano：墨鱼汁纳米粒子调控血管内皮细胞表型用于延缓动脉粥样硬化和癌症转移进程

内皮-间质转化（EndoMT）是指在生理或病理因素影响下，内皮细胞逐渐失去其原有表型，获得间质细胞表型和特性的过程。最新研究表明，EndoMT导致动脉粥样硬化，癌症转移及器官纤维化。然而，当前通过小分子抑制剂来调节EndoMT信号通路受限于选择性低，副作用大以及对于不同来源内皮细胞的效果差异等缺点。此外，EndoMT抑制剂仅仅致力于阻止EndoMT的发生，但对于已经发生EndoMT转化的间质型内皮细胞效果不佳。因此，团队设想构建一种简单高效的墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb，通过靶向并调控钙黏素（N-cadherin）下游的RhoA信号通路来逆转已经发生EndoMT的内皮细胞的表型，实现间质型内皮细胞重回内皮细胞表型。团队定义这种方法为:逆转内皮-间质转化（Reversed-EndoMT）。此方法可以修复受损血管，从而恢复其原有的内皮细胞稳态和功能，有效减少了免疫细胞和癌细胞的粘附和跨血管迁移，阻止了早期动脉斑块的形成和癌细胞的血管转移（图1）。此方法可以应用于修复包括动脉，静脉，毛细血管在内的多种血管类型。

图1. 墨鱼汁纳米例子MNPs@NcadAb实现逆转内皮-间质转化，修复受损血管，延缓动脉粥样硬化和癌症转移进程

图2. 墨鱼汁MNPs@NcadAb纳米粒子的设计与表征

研究团队首先通过TEM、水合粒径、表面电势、SEM-EDX、UV-vis对墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb的形态、结构和尺寸进行了表征，证明了MNPs@NcadAb的纯化及表面抗体的修饰。墨鱼汁MNPs@NcadAb在水、PBS以及细胞培养液中表现出良好的胶体稳定性。

图3. 墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb的生物相容性及细胞内分布

研究团队通过细胞毒性实验、细胞吞噬实验和荧光共定位实验验证了墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb良好的细胞相容性以及对间质细胞的靶向作用（图3A-D）。进一步荧光共定位实验结果证明了间质型内皮细胞内吞的墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb主要聚集于溶酶体中（图3E）。

图4. 墨鱼汁MNPs@NcadAb纳米粒子恢复血管内皮完整性

随后，研究团队通过荧光染色实验和内皮通透性实验进一步验证墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb对血管内皮形态及功能的修复作用。通过对人脐静脉内皮细胞（HUVEC）和人皮肤微血管内皮细胞（HDMVEC）表面钙黏蛋白（VE-cadherin）和细胞骨架（F-actin）的染色，证实了墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb可以修复因促炎细胞因子诱导而受损的血管内皮的完整性，并且重建血管内皮细胞骨架和细胞间连接来恢复血管内皮屏障功能（图4）。

图5. 墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb恢复内皮细胞形貌及细胞骨架

团队通过原子力显微镜（AFM）和超分辨荧光显微术（dSTORM）在单细胞层面探究内皮细胞形貌，细胞骨架以及细胞力学性质。研究发现经IL-1β和TGF-β诱导过的处于间质状态下的内皮细胞展呈现出纺锤形，有较高的细胞长宽比；细胞骨架平行于细胞长轴方向且密度高。而经墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb处理之后的内皮细胞恢复其原有的鹅卵石形貌，细胞骨架倾向于围绕细胞周围，细胞主体部位应力纤维密度较低且细胞硬度较低，以上观察结果符合内皮细胞的表型特征。

图6墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb恢复内皮细胞表型及功能

研究团队通过Western Blot在蛋白质水平上研究细胞表型的转化。经墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb处理之后的内皮细胞，其内皮细胞表型相关的蛋白水平升高了1.5-2倍，恢复到了其原有的水平，间质表型相关的蛋白降低了40-50%（图6A-B）。这些实验从蛋白质水平上验证了墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb调控内皮细胞表型的恢复。随后，研究团队进一步探究墨鱼汁MNPs@NcadAb对内皮功能性的调节作用。经IL-1β和TGF-β诱导过的内皮表现出对免疫细胞以及癌细胞较强的粘附能力，且大量的免疫细胞、癌细胞可以实现跨内皮迁移。而经过墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb处理之后的内皮则恢复了正常的屏障功能，可以有效的抑制免疫细胞、癌细胞的粘附和跨内皮迁移。

图7 墨鱼汁MNPs@NcadAb纳米粒子调控内皮细胞表型的分子机制

研究团队发现墨鱼汁纳米粒子MNPs@NcadAb可以通过调节间质型内皮细胞表面N-cadherin蛋白及其下游的RhoA信号通路以及EndoMT转录因子来逆转内皮-间质转化并恢复血管内皮的屏障功能。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.3c12281