Exosomes Engineered to Express a Cardiomyocyte Binding Peptide Demonstrate Improved Cardiac Retention in Vivo

微泡 体内 细胞生物学 细胞凋亡 外体 血管生成 间充质干细胞 癌症研究 药理学 医学 生物 小RNA 基因 生物化学 生物技术
作者
Kyle I. Mentkowski,Jennifer K. Lang
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:9 (1) 被引量:193
标识
DOI:10.1038/s41598-019-46407-1
摘要

Abstract Injury to the heart results in cardiomyocyte cell death and can lead to pathological remodeling of remaining cells, contributing to heart failure. Despite the therapeutic potential of new drugs and small molecules, there remains a gap in the ability to efficiently deliver cardioprotective agents in a cell specific manner while minimizing nonspecific delivery to other organs. Exosomes derived from cardiosphere-derived cells (CDCs) have been shown to stimulate angiogenesis, induce endogenous cardiomyocyte proliferation and modulate cardiomyocyte apoptosis and hypertrophy. While innately cardioprotective at high doses, unmodified CDC-exosomes demonstrate limited cardiac tropism. To generate an efficient exosomal delivery system that can target cardiomyocytes, we engineered CDCs to express Lamp2b, an exosomal membrane protein, fused to a cardiomyocyte specific peptide (CMP), WLSEAGPVVTVRALRGTGSW. Exosomes isolated from engineered CDCs expressed CMP on their surface and retained their native physical properties. Targeted exosomes resulted in increased uptake by cardiomyocytes, decreased cardiomyocyte apoptosis, and higher cardiac retention following intramyocardial injection when compared with non-targeted exosomes. Importantly, we established a novel targeting system to improve exosomal uptake by cardiomyocytes and laid the foundation for cell-specific exosomal delivery of drug and gene therapies to improve the functional capacity of the heart following both ischemic and non-ischemic injury.
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