骨髓增殖性肿瘤(MPNs)是一类以成熟髓系细胞过度增生为特征的克隆性造血干细胞疾病,主要由JAK2、CALR等基因突变引起,这些突变驱动JAK/STAT通路的异常激活。目前的治疗手段(如羟基脲和芦可替尼)只能缓解症状,无法有效清除恶性克隆,且存在耐药性和系统毒性问题。骨髓微环境的复杂性以及药物靶向递送的障碍,进一步增加了治疗的困难度。
最新发表在《Journal of Nanobiotechnology》上的研究揭示了去泛素化酶USP5在JAK2V617F突变间充质干细胞(Mut-MSCs)中的高表达。研究表明,USP5通过抑制Caspase3介导的凋亡,促进细胞异常增殖,是MPNs进展的关键调控因子。为了实现更精确的靶向递送,研究者构建了共表达CXCR4和P-选择素靶向肽(PSN)的工程化外泌体(USP5@Exosome-CP),旨在提高MPNs的治疗效果并减少脱靶效应。
在MPN小鼠模型中,研究筛选出调控MSC增殖的去泛素化酶。通过对正常小鼠和JAK2V617F突变小鼠骨髓中MSCs进行CD117磁珠分选,提取mRNA并进行QPCR筛选,结果显示,Mut-MSCs中USP5和USP8的表达显著上调,而其他去泛素化酶则显著下调。Western blot结果进一步验证USP5和USP8在Mut-MSCs中的高表达以及Caspase3表达的降低。敲低USP5或USP8可显著抑制Mut-MSCs的增殖,而通过过表达其他去泛素化酶则无明显效果。此外,敲除USP5后,Mut-MSCs中癌基因下调,抑癌基因上调,提示USP5是调控Mut-MSCs异常增殖的重要靶点,可能成为治疗MPNs的新策略。
通过TCGA数据库分析,发现USP5在急性髓系白血病(AML)患者中高表达,与疾病进展和不良预后显著相关。进一步的单细胞数据分析显示,USP5主要在高表达CD34和CD117的MSCs中表达,这表明USP5在髓系恶性肿瘤中的广泛调控作用。
在外泌体的制备与表征中,通过基因工程技术使MSCs表达Lamp2b-CXCR4融合蛋白,并用CP05-PSN肽修饰,进而通过电穿孔加载USP5-IN-1。研究显示,修饰后的外泌体在骨髓的靶向性明显增强,能够有效靶向炎症BMEC和Mut-MSCs,帮助突破药物递送的生物屏障。
在MPN模型小鼠中,使用USP5@Exosome-CP进行治疗,结果显示治疗组的肿瘤负荷显著降低,Mut-MSCs数量减少,并且80天的生存率显著高于其他组。免疫组化分析证实骨髓中c-kit+细胞减少,骨髓器官的病理损伤亦未显著发现。这一结果表明,USP5@Exosome-CP具有良好的治疗效果,不仅能够抑制MPN进展,还能延长生存期,且全身毒性低。
综上所述,本研究证实了USP5在调控MPNs中Mut-MSCs异常增殖的关键作用,其通过抑制Caspase3的方式促进疾病进展。构建的双靶向工程化外泌体(USP5@Exosome-CP)利用CXCR4/CXCL12和P-选择素/P-选择素轴实现精准的药物递送,显著抑制了Mut-MSCs增殖,降低了肿瘤负荷,并延长了生存期。该策略不仅验证了USP5作为MPNs治疗靶点的潜力,同时为骨髓微环境的靶向治疗提供了新的方法。