MSC 来源细胞外囊泡功能化脱细胞组织基质水凝胶:脊髓损伤治疗新希望

【字体: 时间:2025年02月26日 来源:Journal of Nanobiotechnology 10.6

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  为解决脊髓损伤(SCI)治疗难题,武汉大学人民医院研究人员开展 DSCM@EVs 治疗 SCI 研究,发现其可促进神经再生,为 SCI 治疗提供新策略。

  脊髓损伤(Spinal Cord Injury,SCI),这一医学领域的难题,如同高悬的达摩克利斯之剑,严重威胁着患者的生活质量。想象一下,原本行动自如的人,因 SCI 突然失去了肢体的控制能力,连最基本的呼吸、排泄等生理功能都受到影响,这是多么令人痛苦的事情。目前,尽管医学技术不断进步,但 SCI 的有效治疗手段仍然极为有限。手术和药物治疗往往只能减缓症状的发展,却无法实现神经功能的完全恢复。这主要是因为 SCI 导致神经元永久性丢失,神经干细胞(Neural Stem Cells,NSC)微环境遭到破坏,就像一座城市的交通枢纽和道路网络受损,后续的修复和重建变得异常艰难。
在这样的背景下,为了探寻新的治疗方案,武汉大学人民医院的研究人员勇敢地向这一难题发起挑战,开展了关于间充质基质细胞(Mesenchymal Stromal Cells,MSCs)来源的细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)功能化脱细胞组织基质(Decellularized Tissue Matrices,DSCM)水凝胶(DSCM@EVs)治疗 SCI 的研究。他们的研究成果意义重大,为 SCI 的治疗开辟了新的道路。

研究人员为了开展此项研究,运用了多种关键技术方法。从公共数据库(如 GEO 数据库)下载相关数据,进行生物信息学分析,了解 SCI 与免疫细胞浸润的关系。通过细胞培养技术获取和鉴定 BMSCs、EVs、NSCs 和巨噬细胞,并进行共培养实验。构建 SCI 小鼠模型,利用近红外荧光成像、组织学染色、免疫荧光共染色等技术观察 DSCM@EVs 在体内的作用效果。还运用 RNA 提取和测序、RT-qPCR、Western blot 等分子生物学技术检测基因和蛋白表达水平,从而深入探究 DSCM@EVs 治疗 SCI 的机制。

研究结果如下:

  1. DSCM@EVs 的成功制备:研究人员成功从猪脊髓中制备了 DSCM,从 MSCs 中提取了 EVs,并将 EVs 负载到 DSCM 上得到 DSCM@EVs。实验表明,DSCM@EVs 能在体外持续释放 EVs,且保持 EVs 的结构完整性。
  2. DSCM@EVs 促进 NSC 分化缓解 SCI:通过建立 SCI 小鼠模型发现,DSCM@EVs 能有效固定 EVs 在 SCI 部位持续释放,改善小鼠运动功能。治疗后,小鼠脊髓组织再生明显,空洞体积减小,NSC 更多地分化为神经元而非星形胶质细胞,促进了脊髓损伤的修复。
  3. SCI 中 M1 巨噬细胞浸润增加:生物信息学分析公共数据库数据发现,SCI 后免疫细胞浸润增加,其中 M1 巨噬细胞浸润比例显著上升,且 M1 巨噬细胞可能抑制 NSC 分化,阻碍 SCI 治疗。
  4. DSCM@EVs 诱导 M1 巨噬细胞重编程:体内外实验表明,DSCM@EVs 可使 M1 巨噬细胞向 M2 巨噬细胞重编程。在小鼠实验中,DSCM@EVs 处理后,脊髓组织中 M1 巨噬细胞标记物减少,M2 巨噬细胞标记物增加;体外实验中,与 DSCM@EVs 共培养的 M1 巨噬细胞也呈现类似变化。
  5. DSCM@EVs 诱导 M1 巨噬细胞重编程加速 NSC 分化:研究发现,DSCM@EVs 处理后的 M1 巨噬细胞条件培养基能显著促进 NSC 增殖、迁移,促进 NSC 向神经元分化并促进神经元轴突形成,表明 DSCM@EVs 通过诱导 M1 巨噬细胞重编程,改善炎症微环境,促进 NSC 功能发挥。
  6. 关键因子 Slamf9 的鉴定:通过 RNA 测序结合机器学习算法筛选,发现 Slamf9 是 DSCM@EVs 调节 M1 巨噬细胞重编程的关键基因。在 SCI 中,Slamf9 表达与 M1 巨噬细胞浸润正相关,且 DSCM@EVs 可降低其表达。
  7. DSCM@EVs 通过抑制 Slamf9 促进 M1 巨噬细胞重编程和 NSC 分化:进一步实验证实,DSCM@EVs 抑制 Slamf9 表达,促进 M1 巨噬细胞向 M2 重编程,加速 NSC 分化。过表达 Slamf9 会抑制这些过程,而敲低 Slamf9 则促进这些过程。

在讨论部分,研究人员指出,他们首次将 DSCM@EVs 作为一种新型治疗策略应用于 SCI 治疗。该研究不仅揭示了 DSCM@EVs 可通过下调 Slamf9 促进巨噬细胞从 M1 向 M2 表型重编程,改善 SCI 区域炎症环境,促进 NSC 增殖、迁移、分化和轴突生长,为 SCI 治疗提供了新的方向;还为其他炎症性疾病的治疗提供了借鉴。不过,研究也存在一些局限性,如实验仅在小鼠模型上进行,长期疗效和潜在副作用尚不明确,MSC 来源的 EVs 生物活性的影响因素还需进一步研究等。未来,研究人员将继续深入研究 DSCM@EVs 的生物相容性、稳定性以及 Slamf9 等分子靶点,推动该治疗策略向临床应用迈进。

总之,这项发表在相关期刊上的研究成果,为 SCI 的治疗带来了新的曙光,有望在未来改善众多 SCI 患者的生活。其创新性的研究思路和发现,也为生命科学和健康医学领域在相关疾病治疗方面提供了宝贵的参考,激励着更多科研人员不断探索,为攻克医学难题贡献力量。
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