从髌下脂肪垫间充质干细胞中提取的NMN预处理外泌体，通过激活MERTK通路，在膝关节骨关节炎中发挥协同的抗炎和软骨保护作用

《International Journal of Pharmaceutics》：NMN-primed exosomes derived from infrapatellar fat pad mesenchymal stem cells exert synergistic anti-inflammatory and cartilage-protective effects via MERTK pathway activation in knee osteoarthritis

骨关节炎中NMN预处理IPFP-MSC外泌体通过GAS6-MERTK-PI3K/AKT通路抑制炎症和氧化应激，促进软骨修复，动物模型显示显著疗效且安全性高。

　　这篇研究探讨了通过使用烟酰胺单核苷酸（NMN）对膝关节下脂肪垫来源的间充质干细胞（IPFP-MSCs）进行代谢性预处理，从而增强其分泌的外泌体在治疗骨关节炎（OA）中的作用。研究的核心假设是，NMN预处理可以通过依赖MERTK信号通路，提升外泌体的抗炎、抗氧化以及保护软骨的能力。这一发现不仅为OA的治疗提供了新的方向，也进一步揭示了外泌体在疾病治疗中的潜在机制。

骨关节炎是一种慢性退行性关节疾病，主要特征是关节软骨的逐渐退化，同时伴随着软骨下骨的重塑、滑膜炎症以及骨赘形成。它通常影响承重关节，如膝关节，导致疼痛、僵硬和活动受限。OA在全球范围内是导致残疾的主要原因之一，尤其是在老年人群体中。由于其复杂的病理机制，OA的治疗面临巨大挑战。目前的治疗方法主要集中在缓解症状上，例如使用非甾体抗炎药（NSAIDs）和类固醇药物，以及通过物理治疗和体重管理来改善关节功能。然而，这些方法往往无法从根本上改变OA的发病机制或阻止其进展，最终可能导致患者接受侵入性手术，如全关节置换，这不仅风险高，而且恢复期长。

近年来，再生医学的发展为OA治疗带来了新的希望。其中，间充质干细胞（MSCs）及其衍生的外泌体因其在调节炎症、促进软骨修复和恢复关节稳态方面的潜力而受到广泛关注。MSC外泌体不仅具有良好的生物相容性，而且能够穿越血脑屏障，使得它们在治疗神经系统疾病方面也显示出一定的前景。然而，尽管MSC外泌体在体外和动物模型中表现出积极的治疗效果，但将其应用于临床仍面临诸多挑战，包括外泌体产量低、批次间差异大、大规模分离与纯化困难，以及缺乏统一的效力评估标准和参考规范。此外，由于外泌体属于生物来源的纳米囊泡，其监管分类仍处于发展阶段，这在一定程度上限制了其作为生物制剂或先进治疗药物的临床转化。

本研究选择的IPFP-MSCs来源于膝关节下脂肪垫，这一组织因其与膝关节的解剖位置接近、具有较高的增殖和软骨分化潜力，以及在关节镜手术中易于获取而成为研究的重点。IPFP-MSCs分泌的外泌体已被证明能够抑制滑膜细胞的增殖和促炎性细胞因子的释放，同时通过自噬/mTOR调控机制重塑软骨微环境。此外，IPFP微环境中富含生长停滞特异性蛋白6（GAS6），这是一种TAM家族受体MERTK的主要配体，参与吞噬作用、巨噬细胞极化和PI3K/AKT信号通路的调控，而这些过程在OA中常常出现异常，与软骨的持续退化密切相关。

研究通过一系列实验验证了NMN预处理对IPFP-MSC外泌体的增强作用。首先，通过纳米颗粒追踪分析（NTA）和Western blotting技术对Exo^NMN(+)进行了分离和表征，结果显示，与未预处理的外泌体（Exo^NMN(–)）相比，NMN预处理的外泌体在不改变大小的情况下，富集了更多的四跨膜蛋白（如CD9、CD63）和ALIX蛋白，表明其负载能力得到了显著提升。接下来，在IL-1β刺激的人类软骨细胞中，Exo^NMN(+)显示出增强细胞存活率、迁移能力和增殖能力的效果，同时抑制了降解性因子（如MMP2、MMP9、VEGF）的表达，并上调了合成性标志物（如COL2A1、MERTK）的水平。这些结果表明，NMN预处理的外泌体能够有效改善软骨细胞的功能，并减少炎症和降解反应。

为了进一步探索Exo^NMN(+)的作用机制，研究团队进行了转录组学分析，发现了428个独特调控的基因，主要涉及PI3K–AKT和小GTP酶信号通路。通过对单细胞OA数据集的交叉分析，研究人员识别出五个共同差异表达的基因，这些基因构成了GAS6–MERTK–PI3K/AKT信号轴的基础。该信号轴在OA的炎症反应和软骨保护中起着关键作用。此外，实验还发现，Exo^NMN(+)能够显著降低细胞内的活性氧（ROS）水平（减少约51%）并抑制细胞凋亡（减少约60%），而这些效果在MERTK基因敲除后被逆转，从而验证了该信号通路在Exo^NMN(+)作用中的特异性。

在动物模型中，研究团队使用了由木瓜蛋白酶诱导的OA小鼠模型，通过关节内注射Exo^NMN(+)，观察到其在治疗中的显著效果。结果表明，Exo^NMN(+)能够维持软骨结构的完整性，改善软骨下骨的稳定性，减轻滑膜炎症，并显著降低IL-6、TNF-α、IL-18、IFN-γ和MMP13等促炎和降解因子的表达水平，而这些变化在没有明显系统性毒性的情况下发生。组织学和OARSI评分（骨关节炎研究社会联合会评分）进一步证实了Exo^NMN(+)对疾病严重程度的显著抑制作用。

这些发现表明，NMN预处理能够通过代谢途径增强IPFP-MSC外泌体的治疗潜力，使其在OA治疗中表现出更强的抗炎、抗氧化和再生能力。Exo^NMN(+)通过激活GAS6–MERTK–PI3K/AKT信号轴，不仅调节了炎症反应，还促进了软骨的修复和保护，从而为OA的治疗提供了一种安全、机制明确且具有疾病修正潜力的纳米治疗手段。

研究还强调了外泌体作为治疗载体的优势。与传统的细胞疗法相比，外泌体具有体积小、易于储存和运输、免疫原性低以及能够靶向特定组织等优点。这些特性使得外泌体在临床转化过程中更具可行性。然而，目前外泌体的生产仍面临一些技术难题，如如何提高外泌体的产量、减少批次间的变异、优化分离和纯化流程，以及建立统一的效力评估标准。这些问题限制了外泌体在临床中的广泛应用，因此，探索有效的预处理方法，如NMN预处理，对于提高外泌体的治疗效果和临床适用性具有重要意义。

此外，研究还指出，外泌体的临床应用需要进一步的监管框架支持。由于外泌体属于生物来源的纳米囊泡，其分类和监管标准尚不明确。这使得外泌体在作为生物制剂或先进治疗药物时面临一定的挑战。因此，建立一套完善的监管体系，以确保外泌体的安全性和有效性，是推动其临床转化的重要前提。

从更广泛的角度来看，这项研究为开发基于外泌体的新型治疗策略提供了理论依据和实验支持。通过代谢性预处理，研究人员不仅提高了外泌体的治疗效果，还揭示了其作用机制，这有助于进一步优化外泌体的制备和应用方法。未来，随着对外泌体生物学功能的深入理解以及相关技术的不断进步，基于外泌体的治疗手段有望成为OA治疗的重要组成部分，甚至可能拓展到其他慢性炎症性疾病的治疗中。

在实验设计方面，研究团队采用了多种互补的方法，包括体外实验和体内实验，以全面评估Exo^NMN(+)的治疗效果。体外实验中，使用IL-1β刺激的人类软骨细胞作为模型，评估了Exo^NMN(+)对细胞功能和基因表达的影响。体内实验则通过建立OA小鼠模型，验证了Exo^NMN(+)在实际疾病环境中的治疗潜力。这种多层面的研究方法有助于更准确地理解外泌体在OA治疗中的作用，并为后续的临床试验奠定基础。

研究的创新点在于将代谢性预处理与外泌体治疗相结合，通过NMN的干预，显著提升了外泌体的生物活性。这一策略不仅能够增强外泌体的治疗效果，还可能为其他类型的细胞外泌体提供新的优化方向。例如，其他来源的MSCs，如骨髓间充质干细胞或脂肪来源的间充质干细胞，是否也能通过类似的代谢性预处理方法获得更好的治疗效果，值得进一步探索。

在实际应用中，Exo^NMN(+)的治疗效果表明，其在缓解OA症状和延缓疾病进展方面具有广阔前景。然而，要实现其临床转化，仍需解决一系列关键问题。例如，如何确保外泌体的稳定性和有效性，如何优化其给药方式（如局部注射或全身给药），以及如何评估其长期安全性。此外，还需要进一步研究Exo^NMN(+)在不同OA阶段的适用性，以及其在不同患者群体中的疗效差异。

综上所述，本研究通过NMN预处理显著增强了IPFP-MSC外泌体的治疗潜力，为OA的治疗提供了新的思路。Exo^NMN(+)通过激活GAS6–MERTK–PI3K/AKT信号轴，实现了对炎症反应和软骨降解的有效抑制，同时展现出良好的安全性和生物相容性。这些发现不仅为OA的治疗开辟了新的途径，也为其他慢性炎症性疾病的治疗提供了参考。未来，随着更多研究的开展和技术的完善，基于外泌体的治疗策略有望成为OA管理的重要组成部分，甚至可能成为一种革命性的治疗方法。