miRNA-21 球形核酸促进c-kit+骨髓间充质干细胞改善急性心梗疗效的机制研究

C-kit+ bone marrow mesenchymal cells（BM-MSCs）has been widely adopted in the research of myocardial regeneration. However, the efficacy of stem cells in myocardial repair has not been very satisfactory. The ability of stem cells in myocardial regeneration is closed related to their anti-apoptosis and paracrine in the area of infarction. Spherical nucleic acids (SNAs) are nanomaterials cored on gold particles of 13 nm in size. This project is designed to pretreat miR-21 SNAs with c-kit+ bone marrow mesenchymal cells to improve anti-apoptosis capability and paracrine secretion and also exosomes with the content of miR21 in which in turn leading to improves the therapeutic effect of stem cells in infarction area. This project focus on the influence of SNAs on exosomes secretion of the stem cell and the mechanisms of SNAs that promotes exosomes secretion by impairment of lysosome and blockade of autophagy flux in vitro and in vivo through molecular biology and cell biology experiments. Furtherly, we will explore the mechanisms that miR21 protect the cardiac myocyte after ischemia-reperfusion. This study might provide a new therapeutic option for acute myocardial infraction as a experimental basis by means of nanobiotechnology.

c-kit+骨髓间充质干细胞（BM-MSCs）被广泛应用于心肌修复治疗研究。但是干细胞在心肌修复中的疗效尚不尽如人意。如何进一步提高干细胞在心梗区域存活和旁分泌能力成为心梗治疗的关键。球形核酸（SNAs）是以大小为13nm的金颗粒为核心的纳米材料。本项目拟采用连接miR21的球形核酸（miR21 SNAs）预处理c-kit+ BM-MSCs，增强干细胞在心肌修复过程中抗凋亡和旁分泌能力，促进外泌体的分泌，增加外泌体内miR21的含量，进而提高干细胞在心梗治疗中的疗效。本课题组通过分子生物学和细胞生物学实验，在体内、体外研究SNAs通过影响细胞溶酶体功能和自噬流进而促进外泌体分泌的相关机制；进一步探索外源性miR21在心肌缺血再灌注中的保护机制。本研究利用纳米生物技术提高干细胞在心肌修复中的疗效，为急性心梗新的治疗方案提供实验依据。

心肌梗死仍然是世界范围内造成人类死亡的主要原因之一。由于成熟心肌细胞的非增殖性，损伤的心肌往往被纤维组织所取代，最终导致心力衰竭的发生。传统的治疗措施仅能恢复部分的血运灌注，难以从根本上逆转终末期心力衰竭的发生。近年来，纳米材料的运用给心肌梗死的治疗带来了新的可能。为了解决传统治疗的局限性，大量非心肌细胞来源的诱导心肌细胞的重新编程作为一种新的治疗策略已引起了极大的关注。本项目中，我们成功制备了具有miRNA负载能力的支链聚乙烯亚胺涂覆的含氮碳点BP-NCDs/MC，该材料可以促进心脏成纤维细胞直接重编程为诱导心肌样细胞，促进心脏发育相关蛋白Gata4、Mef2c、Tbx5、Hand2的表达，动物实验结果表明BP-NCDs/MC可以减少心肌梗死小鼠的梗死面积和纤维化面积，CCK-8实验结果表明该材料生物相容性好，在心肌梗死治疗方面具有临床应用潜能。同时，心肌梗死后恶劣的微环境如缺血、缺氧、凋亡、炎症等致使心肌细胞存活率较低，近年来，开发具有调节免疫细胞活性的细胞外基质以提高心肌细胞的存活和抗凋亡能力，促进受损心肌的修复逐渐成为前沿热点，我们也制备了具有调节心梗微环境能力的仿生手性纳米纤维，通过促进心肌梗死后巨噬细胞向M2型转换起到治疗作用，我们发现手性结构界面介导的M2极化可能与粘附和细胞骨架重塑相关，PI3K/Akt1/mTOR信号通路参与黏附诱导极化，我们已在心梗小鼠中初步验证其治疗作用，相关机制实验完善中，该手性纳米基质材料作为一种新型纳米材料在心肌梗死治疗中具有广阔的应用前景。