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基于魔芋葡甘聚糖-硫辛酸水凝胶负载siACTC1-exosomes的粘附性敷料用于术后瘢痕疙瘩的增效治疗
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月22日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 7.7
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针对瘢痕疙瘩术后易复发且传统疗法效果有限的难题,研究人员开发了一种基于魔芋葡甘聚糖-硫辛酸(KGM-LA)的粘附性水凝胶,负载靶向α-心肌肌动蛋白1(ACTC1)的小干扰RNA-exosomes(siACTC1-Exos)。该研究通过生物信息学筛选和体外实验证实ACTC1是瘢痕疙瘩机械转导的关键靶点,siACTC1-Exo@Gel可显著抑制瘢痕成纤维细胞增殖、胶原沉积及机械张力,动物模型显示其能长效抑制术后瘢痕增生。这一创新性递送系统为瘢痕疙瘩的术后治疗提供了兼具基因调控与力学干预的双重策略。
瘢痕疙瘩是皮肤创伤后形成的纤维增生性病变,不仅影响美观,还可能限制关节活动。更令人困扰的是,即便通过手术切除,其复发率仍高达50%以上。传统疗法如激光、放疗虽有一定效果,但往往伴随副作用,且难以解决根本问题。近年研究发现,皮肤张力是瘢痕疙瘩复发的关键诱因——就像反复拉扯橡皮筋会导致其变形一样,伤口部位的机械应力会激活成纤维细胞,使其过度分泌胶原蛋白。有趣的是,瘢痕疙瘩好发于胸部、肩部等高张力部位,这提示我们:如果能同时阻断力学信号传导和病理性增生,或许能打破"切除-复发"的恶性循环。
深圳市人民医院的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究中,揭开了这个难题的新解法。他们首先通过生物信息学筛选发现α-心肌肌动蛋白1(ACTC1)——这个通常在心肌细胞中高表达的蛋白,竟在瘢痕疙瘩中异常活跃。进一步实验证实,ACTC1就像成纤维细胞的"机械感应天线",能将皮肤张力转化为促增生信号。于是研究者们设计了一套组合拳:用siRNA精准敲低ACTC1表达,再将其装载到骨髓间充质干细胞外泌体(BMSC-Exos)中,最后嵌入魔芋葡甘聚糖-硫辛酸(KGM-LA)水凝胶网络。这种设计既保护了脆弱的siRNA,又能像"智能绷带"一样持续释放药物,同时通过水凝胶的粘弹性分散伤口张力。
关键技术包括:1)通过转录组分析(数据集GSE145725)筛选瘢痕疙瘩差异表达基因;2)利用EDC/NHS化学法合成KGM-LA水凝胶;3)电穿孔法将siACTC1导入BMSC-Exos;4)建立裸鼠瘢痕疙瘩模型评估疗效。
主要研究结果
ACTC1在瘢痕疙瘩中高表达
转录组分析发现ACTC1是瘢痕疙瘩中上调最显著的细胞骨架相关基因(log2FC>2),免疫组化显示其在瘢痕组织的成纤维细胞中表达量是正常皮肤的3.2倍。这种异常激活可能解释为何瘢痕成纤维细胞对机械应力异常敏感。
siACTC1抑制病理性增生
体外实验表明,siACTC1可使瘢痕成纤维细胞的增殖能力降低62%,同时显著下调纤维化标志物α-SMA和I型胶原的表达。特别值得注意的是,细胞侵袭实验显示处理组的穿膜细胞数减少78%,暗示ACTC1调控细胞的运动能力。
KGM-LA水凝胶的递送优势
该水凝胶表现出优异的组织粘附力(粘附强度达28.5 kPa)和自愈合性,注射后能迅速恢复结构完整性。体外释放实验显示,72小时内可持续释放约80%的siACTC1-Exos,且经RNase A处理后仍保持65%活性,证明外泌体的保护作用。
动物模型验证疗效
在裸鼠实验中,siACTC1-Exo@Gel治疗组的瘢痕体积比空白对照组减少73%,组织学分析显示胶原纤维排列更规则,密度降低41%。更重要的是,治疗组皮肤张力仅为对照组的1/3,实现了"减张"与"抑增生"的协同效应。
结论与展望
该研究首次揭示ACTC1是瘢痕疙瘩机械转导的关键介质,其调控机制可能涉及Rho/ROCK通路。所开发的siACTC1-Exo@Gel创新性地将基因治疗与力学调控相结合:外泌体解决siRNA递送难题,水凝胶提供长效释放和机械保护。这种策略不仅为瘢痕疙瘩治疗提供新思路,其技术平台还可拓展至其他张力相关疾病(如硬皮病、纤维化疾病)的治疗。作者Yixiu Zhong等特别指出,未来可优化外泌体来源(如脂肪干细胞)以进一步提升靶向性,同时需开展大型动物实验验证长期安全性。
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