人牙龈间充质干细胞分泌组富含小细胞外囊泡促进大鼠舌肌再生的机制研究

本研究针对舌肌缺损修复的临床难题，创新性地通过优化无血清培养条件显著提升人牙龈间充质干细胞(GMSCs)分泌组中细胞外囊泡(EVs)和可溶性蛋白因子(SPs)的产量。研究发现诱导培养的iGMSCs分泌组通过激活Wnt/β-catenin和Notch信号通路，协同促进巨噬细胞M2极化和骨骼肌前体细胞肌源性转录因子(PAX7/MYOD)表达，在大鼠舌缺损模型中显著促进无瘢痕再生。该成果为开发无细胞治疗产品提供了新策略，发表于《Journal of Nanobiotechnology》。

　　

舌肌作为人体重要的功能性骨骼肌，其损伤后的再生修复一直是临床面临的重大挑战。传统细胞疗法存在免疫排斥、致瘤风险等技术瓶颈，而间充质干细胞(MSCs)的分泌组(secretome)因其富含细胞外囊泡(EVs)和多种生物活性因子，正成为再生医学领域的新兴无细胞治疗策略。然而，如何提高分泌组的产量和质量，并阐明其作用机制，仍是亟待解决的科学问题。

针对这一难题，美国宾夕法尼亚大学的研究团队在《Journal of Nanobiotechnology》发表创新性研究。该团队以人牙龈来源间充质干细胞(GMSCs)为研究对象，通过建立优化的无血清诱导培养体系(iGMSCs)，显著提升了分泌组中EVs和可溶性蛋白因子(SPs)的产量。研究发现iGMSCs分泌组具有双重功能：一方面通过上调CHI3L1、STC1等因子促进巨噬细胞向抗炎的M2型极化；另一方面通过激活骨骼肌前体细胞的PAX7/MYOD表达增强肌源性分化能力。在大鼠舌缺损模型中，局部应用iGMSCs分泌组成功实现了舌肌的无瘢痕再生，为临床转化提供了重要依据。

关键技术方法包括：(1)建立无血清诱导培养系统(iGMSCs)；(2)采用超滤和尺寸排阻色谱(SEC)分离EVs和SPs；(3)纳米颗粒追踪分析(NTA)和透射电镜(TEM)表征EVs；(4)体外评估巨噬细胞极化(IL-10/TNF-α检测)和肌源性分化(PAX7/MYOD检测)；(5)建立大鼠舌缺损模型评价再生效果。

转录组分析揭示诱导培养的分子特征
mRNA测序显示iGMSCs相比传统2D培养的GMSCs(2D-GMSCs)有2603个差异表达基因(DEGs)。基因富集分析(GSEA)发现氧化磷酸化、Wnt/β-catenin和Notch信号通路显著激活。值得注意的是，细胞组分(GO_CC)分析显示"胞外外泌体"相关基因上调达105个，包括CD9、CD63等EV标志物(图1)。

分泌组产量与组分优化
iGMSCs分泌的EVs浓度比2D-GMSCs提高10倍(图4c)，平均粒径约155nm(图4b)。Western blot证实分泌组中富含EV标志物(CD9/CD63)和促再生因子(CHI3L1/STC1)(图3e)。超滤分离显示>100kDa组分含EVs，而10-100kDa组分为EV-free的SPs(图2d)。

体外功能验证
iGMSCs分泌组使巨噬细胞IL-10分泌增加3倍，同时抑制LPS诱导的TNF-α产生(图S6)。在人和小鼠肌源性细胞中，iGMSCs分泌组显著上调PAX7(2.1倍)和MYOD(1.8倍)表达(图5)。

体内舌肌再生效果
在大鼠舌缺损模型中，iGMSCs分泌组治疗6周后：

• 组织学显示完整上皮再生和规则乳头排列(图6)
• 肌纤维标志物结蛋白(desmin)表达提高2.3倍(图7c)
• CD68⁺
  巨噬细胞浸润减少40%，其中M2型(Arg1⁺
  )比例增加60%(图8)

这项研究开创性地通过培养条件优化提升了GMSCs分泌组的治疗潜力。其重要意义在于：

1. 机制创新：首次揭示iGMSCs通过双重机制(免疫调节+肌源性激活)促进舌肌再生，其中Wnt/β-catenin和Notch信号通路起关键作用。
2. 技术突破：建立的xeno-free培养体系可实现EVs产量十倍提升，为规模化生产奠定基础。
3. 临床转化价值：采用临床级脱细胞小肠黏膜下层基质(SIS-ECM)和纤维蛋白胶为载体，为舌肌缺损的无细胞治疗提供了可行方案。

该研究的局限性在于尚未明确具体哪些EVs内容物(如miRNAs)或SPs因子起主导作用。未来研究可通过基因编辑技术(如CRISPR)靶向敲除CHI3L1、STC1等关键因子，进一步阐明其分子机制。此外，长期安全性和规模化生产工艺也需进一步评估。