Circulation Research 宋默识研究组/张进研究组合作建立基于CAR-巨噬细胞治疗心肌缺血再灌注损伤的新方法

心肌缺血再灌注损伤是缺血性心脏病治疗后的一种严重并发症，严重影响心肌梗死患者的预后和生存率，且目前治疗手段有限。心脏纤维化是心肌缺血再灌注损伤后常见的病理变化，多由激活的成纤维细胞分泌的细胞外基质过度沉积所致。过度的纤维化可破坏心脏结构，并损害心脏的收缩和舒张功能，最终可导致心力衰竭。近年来，科学家们试图通过抑制促纤维化因子的活性、促进胶原纤维的降解、遗传性消除心脏成纤维细胞和改善心肌微循环等方式来改善心肌缺血再灌注损伤相关的心肌纤维化，但目前尚缺乏有效的临床干预方式。

2024年10月28日，中国科学院动物研究所宋默识研究组和浙江大学张进研究组合作，在Circulation Research杂志在线发表了题为 “CAR-macrophage therapy alleviates myocardial ischemia-reperfusion injury”的研究型长文(Original Research)。该研究首次报道了靶向嵌合抗原受体巨噬细胞(CAR-Ms)疗法在治疗心肌缺血再灌注损伤中的应用潜力。

成纤维细胞激活蛋白(FAP)是一种细胞表面蛋白酶，在包括心肌缺血再灌注损伤在内的各种心脏纤维化疾病中由激活的成纤维细胞高度表达。研究者首先发现，从心肌缺血再灌注损伤发生后第三天开始，小鼠心脏中FAP阳性肌成纤维细胞数量显著增加。据此，研究者构建了包含靶向小鼠FAP单链可变片段的嵌合抗原受体，通过慢病毒转导小鼠骨髓源性巨噬细胞，构建具有靶向FAP功能的巨噬细胞(FAP CAR-Ms)，并通过体外吞噬实验证明FAP CAR-Ms具有针对性吞噬FAP过表达成纤维细胞的能力。进一步，研究者发现在小鼠心肌缺血再灌注损伤模型中，通过在术后第三天尾静脉注射FAP CAR-Ms，可显著改善其心脏功能并减少心肌纤维化程度。组织病理学检查和免疫荧光染色分析证实，FAP CAR-Ms能够迁徙至心肌损伤处并靶向吞噬FAP阳性肌成纤维细胞，从而降低受损心脏中肌成纤维细胞比例与数量。此外，研究者对FAP CAR-Ms细胞治疗的安全性进行了系统评估，并发现治疗组小鼠的心电图、体重以及体温变化均未出现明显变化，转录组学显示心脏组织中与心肌毒性相关的基因表达未出现显著增加，其他非心脏器官如肝、脾、肺、肾和肠道等也未见明显异常，初步证实了FAP CAR-Ms细胞治疗的安全性。最后，研究者评估了FAP CAR-Ms细胞治疗对小鼠心功能的长期影响。结果显示，在心肌缺血再灌注损伤三个月后，FAP CAR-Ms对小鼠心脏功能仍具有保护作用。该研究首次将CAR巨噬细胞技术应用于心肌缺血再灌注损伤的治疗，证明了FAP CAR-Ms细胞治疗在减轻心肌纤维化和保护心脏功能等方面的作用，并为其他具有纤维化表型的心血管疾病的治疗开辟了潜在途径。

图1. 基于FAP CAR-Ms治疗心肌缺血再灌注损伤的示意图

该研究由中国科学院动物研究所、北京干细胞与再生医学研究院、浙江大学、首都医科大学朝阳医院、北京大学等机构合作完成。首都医科大学朝阳医院麻醉科副主任医师王佳琬和中国科学院动物研究所博士研究生杜恒、硕士研究生毕金淼、浙江大学访问学生谢宛润为文章的并列第一作者。中国科学院动物研究所宋默识研究员和浙江大学张进教授为文章的共同通讯作者。北京大学赵扬教授、吴靖东博士、蔡依泓博士研究生为文章的共同作者。该研究受到了美国宾夕法尼亚大学Jonathan A. Epstein教授、中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌教授的帮助和支持。该研究获得了国家科技部、国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委、中国科学院等项目资助。

原文链接：

https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.124.325212