基于血睾屏障穿透性细胞外囊泡的弱精子症协同治疗：ATP补充与铁死亡抑制新策略

《Biomaterials》：Blood-testis barrier-crossing extracellular vesicles for asthenozoospermia therapy via synergistic ATP replenishment and ferroptosis suppression

本研究开发了一种新型多功能细胞外囊泡（EVs）纳米平台，通过协同补充三磷酸腺苷（ATP）和抑制铁死亡（ferroptosis）来治疗弱精子症（asthenozoospermia）。该平台利用近红外二区（NIR-II）聚集诱导发光材料（AIEgens）实现实时成像，证实其能高效穿透血睾屏障（BTB）并在生精小管靶向蓄积。体内实验表明该策略可显著提升精子数量和运动参数，为男性不育治疗提供了兼具成像引导与双重治疗机制的非侵入性新方案。

　　

Highlight

我们的研究亮点在于构建了一种多功能细胞外囊泡（EVs）平台，该平台巧妙整合了近红外二区（NIR-II）荧光成像、三磷酸腺苷（ATP）能量补充和病理特异性的铁死亡（ferroptosis）抑制功能，为弱精子症（asthenozoospermia）治疗提供了一种极具前景的非侵入性治疗策略。

材料与试剂

实验所用的人脐带间充质干细胞（UCMSCs）购自赛业生物（苏州）。三磷酸腺苷（ATP）由阿拉丁生化科技有限公司提供。BeyoExo?外泌体鉴定试剂盒购自碧云天生物技术有限公司。所有实验均使用默克密理博的Milli-Q超纯水。

BITT合成

BITT的合成参照文献方法进行[40]。核磁共振氢谱（¹H NMR, 600 MHz, DMSO-d₆）数据如下：δ 8.74 (d, J = 15.7 Hz, 1H), 8.38 (dd, J = 29.3, 6.3 Hz, 2H), 8.26 (d, J = 8.9 Hz, ...

结果与讨论

我们从人脐带间充质干细胞（UCMSCs）中分离出的细胞外囊泡（EVs）经过了严格的结构完整性和治疗潜力评估。蛋白质印迹（Western blot）纯度分析显示，EVs特异性标志物TSG101（ESCRT复合体的关键组分）和CD63（四次跨膜蛋白表面标志物）显著富集，而内质网标志物Calnexin仅存在于细胞裂解液中（图S1），这证实了极低的细胞污染。通过形态学分析...

结论

总之，本研究报道了一项突破性的多功能纳米平台，旨在克服血睾屏障（BTB）穿透这一关键挑战，以实现有效的弱精子症治疗。通过对人脐带间充质干细胞来源的细胞外囊泡（UCMSC-EVs）进行战略性工程化改造，我们分别开发了功能化的EVs：一种用NIR-II AIEgens修饰用于实时追踪睾丸递送，另一种负载ATP用于靶向治疗干预。该平台通过双重机制协同对抗弱精子症：ATP补充以恢复生精细胞的能量储备，以及通过上调谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4）来抑制铁死亡。