人体内的肺部和其血管系统可被比作一个结构复杂的建筑物的管道系统。肺部的血管就像是输送血液和营养以供氧气传递和二氧化碳排除的管道一样重要。就像管道会生锈或堵塞一样，呼吸病毒（如SARS-CoV-2或流感）造成的损害也会干扰这个“管道系统”。
在最近的一项研究中，研究人员关注了血管内皮细胞在肺部修复中的关键作用。他们的研究成果发表在《科学转化医学》上，由宾夕法尼亚大学兽医学院的安德鲁·沃恩领导。研究表明，通过使用通过脂质纳米颗粒（LNPs）传递血管内皮生长因子α（VEGFA）的技术，他们能够极大地增强对这些受损血管的修复，就像管道工补补漏和增加新管道一样。
“我们的实验室和其他实验室此前已经表明，内皮细胞是在流感等病毒感染后修复肺部的无名英雄之一，但这一发现让我们更多地了解了故事，并揭示了发挥作用的分子机制。” 安德鲁·沃恩说道，他是宾夕法尼亚大学兽医学助理教授。
“在这项研究中，我们确定并分离了参与修复这种组织的途径，向内皮细胞传递了mRNA，因此观察到了受损组织的增强恢复。这些发现暗示着一种更有效的方式，可以促进COVID-19等疾病后的肺部康复。”
他们发现VEGFA参与了这一康复过程，同时也建立在他们使用单细胞RNA测序鉴定了转化生长因子β受体2（TGFBR2）作为一个主要信号通路的工作基础上。
研究人员发现，当TGFBR2缺失时，它会阻止VEGFA的激活。这种信号的缺失使得血管细胞更少能够进行增殖和更新，这对于肺部微小气囊中的氧气和二氧化碳的交换至关重要。
“我们知道这两个途径之间存在联系，但这激励我们去看看是否将VEGFA mRNA传递到内皮细胞中可以改善疾病相关损伤后的肺部恢复，”首席作者Gan Zhao说，他是范恩实验室的博士后研究员。
范恩实验室随后联系了工程与应用科学学院的Michael Mitchell，他的实验室专门从事LNPs的研究，以查看这种mRNA载体的传递是否可行。
“LNPs在疫苗传递方面非常出色，并且已被证明是基因信息的极其有效的传递载体。但这里的挑战是将LNPs传递到血液中，而不是让它们前往肝脏，因为肝脏倾向于将物质从血液传递到肝细胞进行过滤，”Mitchell说，他是宾夕法尼亚大学工程学院的生物工程副教授，也是这篇论文的合著者之一。
“因此，我们必须想出一种方法来专门瞄准肺部内皮细胞。”
Mitchell实验室的博士后研究员、论文的第一作者之一Lulu Xue解释说，他们设计了LNPs，使其对肺部内皮细胞具有亲和力，这被称为肝外传递，超越了肝脏。
More information: Gan Zhao et al, TGF-βR2 signaling coordinates pulmonary vascular repair after viral injury in mice and human tissue, Science Translational Medicine (2024). DOI: 10.1126/scitranslmed.adg6229
