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近日，中國科學技術(shù)大學核科學技術(shù)學院等離子體物理科學與聚變工程系吳征威研究員團隊在生物醫(yī)學工程領(lǐng)域著名期刊《Bioengineering & Translational Medicine》發(fā)表題為 “Cold air plasma improving rheumatoid arthritis via mitochondrial apoptosis pathway ”的研究論文，首次揭示了冷空氣等離子體（CAP）對類風濕關(guān)節(jié)炎的治療效果，并通過自主研發(fā)設(shè)計的裝置將CAP引入關(guān)節(jié)內(nèi)，為類風濕關(guān)節(jié)炎提供一種潛在的微創(chuàng)靶向治療手段，有利于提高患者的生活質(zhì)量。

類風濕關(guān)節(jié)炎(RA)是以關(guān)節(jié)滑膜增生，局部炎癥，骨與軟骨破壞為典型特征的自身免疫性疾病。成纖維樣滑膜細胞(RA-FLS)是增生滑膜的關(guān)鍵效應(yīng)細胞，其具備抗凋亡、侵襲、遷移等“類腫瘤”細胞特征，導(dǎo)致滑膜不受控制的生長，所以又被稱為“不死癌癥”，缺乏針對關(guān)節(jié)有效的靶向治療是困擾臨床醫(yī)生的重要難題。

研究團隊利用自主研發(fā)的等離子體設(shè)備將CAP引入活體大鼠的關(guān)節(jié)內(nèi)，研究了CAP在治療RA關(guān)節(jié)病變中的應(yīng)用價值（圖1）。結(jié)果顯示，CAP通過改變周圍組織和關(guān)節(jié)內(nèi)環(huán)境的應(yīng)力強度，觸發(fā)自抗氧化能力，治療一周后，關(guān)節(jié)內(nèi)未觀察到滑膜增生、炎癥浸潤和血管生成等癥狀（圖2）。

圖1 CAP治療RA的體內(nèi)/體外作用機制

圖2 體內(nèi)實驗驗證CAP對關(guān)節(jié)滑膜的治療作用

同時，團隊開展體外實驗證實了RA-FLS作為RA中的主導(dǎo)因子在抗凋亡、侵襲和遷移能力方面失活。通過監(jiān)測關(guān)鍵蛋白表達系統(tǒng)分析潛在途徑：RA-FLS細胞內(nèi)ROS的增加通過不平衡Bcl-2/Bax的表達比例觸發(fā)線粒體凋亡，破壞線粒體膜電位，細胞色素c由此釋放到細胞質(zhì)。凋亡程序被下游半胱天冬酶-3的上調(diào)表達所證實（圖3）。CAP通過線粒體途徑干擾RA-FLS的增殖、緩解和侵襲，可能成為抑制RA發(fā)展的有效途徑。該結(jié)果也為CAP治療其它“類腫瘤”疾病提供了思路。

圖3 體外研究揭示了CAP通過線粒體途徑誘導(dǎo)RA-FLS細胞凋亡

審稿人對該工作給予了高度評價“The study is well motivated and the experiments were nicely conceived and carried out.”、“Both ex-vivo (CAP-e) and in-vivo (CAP-i) studies have been performed and authors have reported encouraging results more than just eliminating the symptoms of RA.”。

團隊針對此類疾病開發(fā)的相關(guān)技術(shù)與設(shè)備已申報多項專利，并代表我校獲2022年度日內(nèi)瓦國際發(fā)明博覽會金獎。目前正積極推進動物實驗，爭取早日實現(xiàn)臨床應(yīng)用。

中國科學技術(shù)大學核科學技術(shù)學院工程博士研究生丁呈彪（安徽醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院康復(fù)運動醫(yī)學科主治醫(yī)師）、安徽醫(yī)科大學碩士研究生倪樂迎、中國科學技術(shù)大學核科學技術(shù)學院博士研究生劉琦為該論文的共同第一作者，中國科學技術(shù)大學核科學技術(shù)學院吳征威特任研究員、香港城市大學王國敏博士與朱劍豪教授為該論文的共同通訊作者。該項目的開展得到了合肥大科學中心協(xié)同創(chuàng)新培育基金、中科大先研院等離子體應(yīng)用技術(shù)聯(lián)合實驗室專項、深圳-香港聯(lián)合研發(fā)項目、安徽醫(yī)科大學第二附屬醫(yī)院國家自然科學基金孵育計劃等經(jīng)費的支持。

論文鏈接：http://doi.org/10.1002/btm2.10366

（核科學技術(shù)學院、科研部）