三维培养hUCMSCs来源的外泌体通过激活Hippo-YAP和自噬通路对急性肝衰竭的增强保护作用

本研究针对急性肝衰竭(ALF)治疗困境，创新性地比较了二维(2D)与三维(3D)培养人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)来源外泌体(Exos)的治疗效果。研究人员通过构建3D组织工程肝脏模型，发现3D-Exos具有更高产量、RNA含量及蛋白浓度，并通过激活YAP/TAZ和自噬信号通路，显著改善ConA诱导的ALF小鼠肝功能指标(TBiL、ALT、AST)和组织病理损伤。该研究为ALF的细胞无治疗策略提供了重要理论依据，发表于《iScience》期刊。

　　

急性肝衰竭(ALF)是一种起病急骤、死亡率高的临床综合征，现有治疗手段如人工肝支持和肝移植面临供体短缺、疗效有限等挑战。虽然间充质干细胞(MSCs)移植为ALF治疗带来新希望，但存在细胞存活率低、归巢效率差等瓶颈问题。近年来，外泌体(Exosomes)作为无细胞治疗策略崭露头角，这些直径约100-150nm的囊泡可携带功能性miRNA、mRNA和蛋白质，在细胞间通讯中发挥关键作用。然而传统二维(2D)培养的干细胞外泌体(2D-Exos)面临微环境缺失导致的生物学特性不足，而三维(3D)培养技术能更好模拟体内细胞外基质(ECM)环境，但3D培养外泌体(3D-Exos)对ALF的治疗优势及机制尚不明确。

为解决这一科学问题，首都医科大学附属北京佑安医院Yu Chen和Li Bai团队创新性地采用组织工程肝脏模型进行hUCMSCs的3D培养，通过差速离心法分离外泌体，并综合运用透射电镜(TEM)、纳米颗粒追踪分析(NTA)和Western blot等技术进行表征。研究选用ConA诱导的ALF小鼠模型，通过静脉注射2D-Exos和3D-Exos比较治疗效果，采用miRNA测序和KEGG通路分析探索分子机制，最后通过YAP抑制剂和自噬抑制剂验证关键通路功能。

研究结果部分：

1. 1.

   2D-与3D-Exos的特征比较

   透射电镜显示两者均呈现典型"杯状"结构，Western blot检测到更高表达的CD63和TSG101标记蛋白。3D-Exos产量达1.5×10¹⁰颗粒/mL，显著高于2D-Exos的1×10¹⁰颗粒/mL，且蛋白浓度和RNA含量也明显增加。

1. 1.

   3D-Exos对ALF的增强保护作用

   3D-Exos治疗组血清TBIL、ALT和AST水平显著低于2D-Exos组，肝组织病理显示更完整的肝小叶结构和更轻的炎症浸润。qPCR检测显示IL-1β、GSDMD等炎症因子表达更低。

2. 2.

   分子机制解析

   miRNA测序发现差异基因富集于Hippo-YAP和自噬通路。Western blot证实3D-Exos处理组YAP、TAZ蛋白表达更高，自噬标志物ATG16L1和LC3II水平也显著上调。使用YAP抑制剂(YAP/TAZ inhibitor-2)或自噬抑制剂(Spautin-1)可逆转3D-Exos的保护效果。

该研究首次证实3D组织工程培养的hUCMSCs外泌体通过双重激活YAP/TAZ和自噬信号通路，对ALF产生优于传统2D-Exos的治疗效果。这一发现不仅为理解3D培养微环境对外泌体功能的影响提供新视角，更为ALF的临床治疗提供了具有转化潜力的新型策略。研究也存在一定局限，如未明确具体功能miRNA、缺乏雌性动物实验等，这些将为后续研究指明方向。论文的创新性在于将组织工程技术与外泌体治疗相结合，为再生医学领域开辟了新的研究思路。