《Bioactive Materials》：Injectable mRNA-engineered short fibers deliver temporally coupled mechano-genetic signals to reprogram Schwann cell cytoskeleton for nerve repair
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可注射mRNA工程化短纤维递送时序耦合机械-遗传信号，以重编程Schwann细胞（SCs）细胞骨架促进神经修复。抗体偶联的mRNA–脂质纳米颗粒（LNPs）能够在损伤部位实现精确的原位胞内递送，引发c-Jun短暂脉冲样表达；通过快速重塑细胞骨架，有效逆转Sch
可注射mRNA工程化短纤维递送时序耦合机械-遗传信号，以重编程Schwann细胞（SCs）细胞骨架促进神经修复。抗体偶联的mRNA–脂质纳米颗粒（LNPs）能够在损伤部位实现精确的原位胞内递送，引发c-Jun短暂脉冲样表达；通过快速重塑细胞骨架，有效逆转Schwann细胞表型。可注射LNP–短纤维复合物在周围神经损伤（PNI）损伤部位原位形成并稳定LNPs，同时提供持续机械刺激以持久调控Schwann细胞细胞骨架力学，从而显著增强组织修复。通过整合序贯遗传（mRNA）与机械调控，该策略协调对Schwann细胞细胞骨架和表型的短期与长期控制，为PNI修复提供新的治疗策略和技术范式。
论文解读：A-CJM-LNP@SF通过时序耦合基因-机械信号重编程Schwann细胞细胞骨架促进周围神经修复
周围神经损伤（peripheral nerve injury，PNI）后功能恢复取决于损伤微环境重塑与轴突再生之间的动态协调。Schwann细胞（Schwann cells，SCs）主导去分化、迁移、纵向排列和髓鞘再形成等再生阶段，这些过程均依赖细胞骨架动态重塑。然而，病理条件下PNI进展伴随SCs早期关键调控信号丢失以及细胞外基质（extracellular matrix，ECM）的慢性影响，协同破坏SCs细胞骨架重塑的时间顺序。常规胞内蛋白缺乏有效细胞內化途径，限制其调控效果。Rho家族GTP酶（Rho family GTPases）受上游短暂分子信号和持续机械线索双重调控。早期c-Jun以短暂“脉冲”方式通过Rac1/Cdc42触发增殖和迁移等修复程序；病毒质粒则呈延迟且延长表达，抑制Egr2/Krox20等促髓鞘化基因，使SCs处于慢性未成熟状态。mRNA递送技术可实现48 h内达峰的蛋白表达，匹配早期损伤治疗窗，但原位神经注射受载体开发限制，传统LNP易扩散且局部稳定性不足。基于此，研究人员提出时序耦合机械-遗传策略，构建可注射mRNA工程化短纤维平台A-CJM-LNP@SF。该研究发表于《Bioactive Materials》。
关键技术方法概括（≤250字）：研究人员采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析大鼠坐骨神经挤压损伤后第3天对侧健康与同侧损伤组织，样本来源为大鼠坐骨神经。通过微流控制备c-Jun mRNA脂质纳米颗粒（LNPs），经maleimide-thiol偶联抗髓鞘蛋白零（MPZ）抗体；将电纺PLA/gelatin纤维切割并经聚多巴胺（PDA）修饰得可注射短纤维（SFs），负载A-CJM-LNP形成A-CJM-LNP@SF。利用大鼠坐骨神经挤压模型局部注射，结合Rho GTPase活性pull-down、阶段特异性抑制剂AZA1/Y-27632、免疫荧光、组织学、电生理及行为学评价。
3.1 单细胞转录组图谱揭示坐骨神经修复受损的细胞和分子机制。研究人员建立单侧大鼠坐骨神经挤压模型，行为、电生理和组织学显示运动感觉缺陷、腓肠肌萎缩、坐骨神经功能指数（SFI）下降、复合肌肉动作电位（CMAP）幅度降低、神经瘤形成和机械痛敏。scRNA-seq第3天显示SC数量减少，SCs分为髓鞘化、Remak、transient SC-1、transient SC-2、dividing和repair亚群，伪时序提示成熟SC向增殖/修复亚群转分化。差异表达分析发现932个差异基因，GO/KEGG显示PI3K-Akt和MAPK等再生通路激活，但修复相关亚群增殖不足以补偿SC丢失；细胞骨架重塑、黏着斑、机械刺激反应和ECM重塑相关通路改变，GSEA提示机械转导受损。Rho GTPase表达呈时序错配：Rac1/Rack1代偿上调，RhoC过早表达，RhoJ和Cdc42ep1/2/3受抑。结论是早期修复激活不足、机械信号衰减和Rho GTPase时序紊乱共同导致SCs修复瓶颈，c-Jun可作为关键分子开关。
3.2 SC特异性A-CJM-LNP的设计、表征和靶向递送效率。研究人员通过微流控制备CJM-LNP，并以maleimide-thiol偶联抗MPZ抗体。表征显示mRNA包封率>90%，TEM显示球形或近球形纳米结构，粒径分别约为122.37±0.55 nm、145.37±1.50 nm和146.57±2.16 nm，PDI<0.15，zeta电位变化，UV-vis在260 nm和280 nm出现特征吸收。流式显示RSC96对FITC-LNP和A-FITC-LNP有效摄取，抗体修饰降低RAW264.7、HUVEC和HDF等非靶细胞摄取；isotype抗体修饰无增强。体外A-CJM-LNP具有溶酶体逃逸能力并剂量依赖性诱导c-Jun表达；体内A-CJM-LNP增强坐骨神经SCs中c-Jun特异性表达。结论是抗MPZ抗体修饰实现SC靶向递送。
3.3 仿生短纤维（SFs）的机械刺激与原位递送优势。研究人员通过电纺PLA/gelatin膜机械切割和PDA修饰制备SFs，SEM显示长度均匀并保留纳米纤维结构，AFM测得杨氏模量为32.33±4.17 MPa，FITC-LNP可稳定吸附。300 μg/mL SFs与SCs共培养激活Piezo1、Integrin β1-FAK，Ca
2+内流达阳性对照的45.3%，YAP上调并核转位，RhoA激活和MBP表达；Cytochalasin D可取消这些效应。Transwell中eGFP mRNA-LNP@SF维持eGFP表达7天，而游离LNP第3天衰减；体内luciferase表达从3天延长至5天并局限于注射部位。结论是SFs兼具机械刺激和缓释锚定功能。
3.4 A-CJM-LNP@SF协调SCs细胞骨架重塑和序贯表型转换。研究人员通过物理混合制备复合平台，SEM显示A-CJM-LNP锚定于SF，长度16.66±3.31 μm、直径1.43±0.16 μm，负载效率93.5%，载量31.17 μg mRNA/mg SF，可顺利通过注射针。XPS/FTIR显示稳定杂化，释放7天（PBS）至9天（10% FBS），mRNA保持完整，AFM模量30.83±3.71 MPa，生物相容性良好。低血清下A-CJM-LNP@SF诱导c-Jun快速高表达并适当延长，激活Cdc42/Rac1，促进增殖、迁移（24 h迁移率为对照2倍）、脑源性神经营养因子（BDNF）8.4倍和血管内皮生长因子（VEGF）2.2倍分泌。第5天RhoA激活，上调Egr2、MPZ和MBP。AZA1早期阻断抑制迁移、前缘突起和BDNF/VEGF分泌；Y-27632晚期阻断抑制Egr2/MPZ/MBP。Two-way ANOVA显示SF与mRNA递送主效应显著且无显著交互，支持协调增强。条件培养基使ND7/23轴突长度增加4.1倍，HUVEC迁移提高3倍并增强成管。结论是该平台以脉冲基因启动、机械接力维持实现序贯修复。
3.5 A-CJM-LNP@SF促进坐骨神经组织重建和功能恢复。研究人员在大鼠坐骨神经挤压模型中原位注射并观察28天。A-CJM-LNP@SF组SFI恢复至约?12.6，腓肠肌湿重恢复至对侧80.7±5.9%，减少胶原沉积；感觉阈值第14天近基线；CMAP幅度18.7±4.7 mV，神经传导速度（NCV）30.6±5.9 m/s，接近健康对照。第14天显著抑制神经瘤，第28天LFB、甲苯胺蓝和TEM显示髓鞘恢复，g-ratio为0.67±0.02。结论是该平台促进组织学和功能恢复。
3.6 A-CJM-LNP@SF介导神经修复的分子机制体内验证。研究人员动态监测发现，A-CJM-LNP@SF使c-Jun表达在3–7天达峰、14天下降、21天回基线，与生理脉冲窗一致；早期p75NTR上调、MPZ暂时抑制，14–21天c-Jun/p75NTR清除后MPZ回升。单独A-CJM-LNP的c-Jun表达更短暂。YAP第14天核转位仅见于含SF组。GAP43、Tuj1和CD31表达上调。结论是体内验证脉冲c-Jun和持续机械刺激协调SCs表型转换，促进轴突和血管再生。
讨论部分指出，该平台疗效源于时序设计：早期c-Jun脉冲激活Cdc42/Rac1修复程序，随后SF约30 MPa机械刺激通过Integrin β1/Piezo1–YAP和RhoA驱动髓鞘化。AZA1和Y-27632靶向阻断验证了阶段特异性必要性。Two-way ANOVA支持两模块独立叠加。局限性包括：体内降解动力学、局部纤维力学和长期生物相容性尚未完全阐明；机制评价主要依赖RSC96细胞系，缺乏遗传或体内通路特异性扰动；抗MPZ抗体理论上可能干扰MPZ同亲性黏附；挤压模型需进一步在长段缺损模型中验证；未来可探索共递送其他治疗分子。
研究结论翻译：在此，研究人员基于单细胞转录组学见解开发并验证了一种机械-遗传序贯耦合修复平台，命名为A-CJM-LNP@SF。通过脉冲式c-Jun表达与持续机械刺激的协同相互作用，该平台精确调节Rho GTPases的动态时序激活，驱动Schwann细胞有序表型转换。因此，该策略有效规避早期修复表型激活不足和晚期髓鞘化启动延迟的关键瓶颈，从而显著加速周围神经再生。与单独基因递送或仅支架策略相比，该平台在统一系统中无缝整合生化编排与机械微环境，在组织学和功能指标上产生更优的综合治疗结果，显示这种序贯“基因-机械”整合策略的临床转化潜力。
