《Advanced Science》：A Biomimetic PLK1 Nanodelivery System Promotes Migrasome-Mediated Mitocytosis to Restore Efferocytosis and Functional Recovery After Spinal Cord Injury
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脊髓损伤（SCI）后，凋亡细胞（ACs）的过度蓄积与清除不足是继发损伤的关键驱动因素。巨噬细胞胞葬作用（efferocytosis）对炎症消退至关重要，但持续吞噬负荷会造成溶酶体过载与线粒体功能障碍，形成“线粒体损伤—溶酶体失能”恶性循环。经典线粒体质量控制（
脊髓损伤（SCI）后，凋亡细胞（ACs）的过度蓄积与清除不足是继发损伤的关键驱动因素。巨噬细胞胞葬作用（efferocytosis）对炎症消退至关重要，但持续吞噬负荷会造成溶酶体过载与线粒体功能障碍，形成“线粒体损伤—溶酶体失能”恶性循环。经典线粒体质量控制（MQC）如线粒体自噬仍依赖溶酶体降解，难以破局。研究人员揭示PLK1可调控TSPAN4依赖的迁移体（migrasome）形成，驱动选择性线粒体胞吐（mitocytosis），将受损线粒体排出细胞，绕开溶酶体负担，恢复胞葬能力。为此，研究人员构建巨噬细胞膜包被、ROS响应的阳离子聚合物CBP5负载PLK1质粒的仿生纳米复合物（MM-NPs@PLK1）。该平台在损伤脊髓富集并靶向巨噬细胞，实现PLK1可控释放，增强迁移体介导的线粒体胞吐与胞葬作用，缓解神经炎症，促进神经结构保存与运动功能恢复。结果表明，PLK1–TSPAN4–mitocytosis轴为SCI治疗提供了不依赖溶酶体的线粒体质控新策略。
研究背景与总体设计
脊髓损伤（SCI）后，氧化应激与炎症级联导致大量凋亡细胞（apoptotic cells, ACs）堆积。专业吞噬细胞主要通过胞葬作用（efferocytosis，即清除凋亡细胞的过程）维持组织稳态，但损伤招募的巨噬细胞在持续吞噬中承受沉重溶酶体负担，引发溶酶体酸化障碍、线粒体膜电位下降与ATP耗竭，最终表现为胞葬功能衰竭与继发炎症放大。经典线粒体质量控制（mitochondrial quality control, MQC）如线粒体自噬（mitophagy）仍依赖溶酶体降解，反而加剧资源竞争。因此，寻找不依赖溶酶体、可选择性清除受损线粒体的替代机制成为关键。研究人员提出假设：PLK1（polo-like kinase 1，极样激酶1）可能通过调控迁移体（migrasome，细胞迁移时收缩丝末端形成的膜性细胞器）介导的线粒体胞吐（mitocytosis，通过迁移体将受损线粒体排至胞外的过程），维持巨噬细胞线粒体稳态并恢复胞葬能力，并据此开发仿生纳米递送系统用于SCI治疗。该论文发表于《Advanced Science》。
主要关键技术方法
研究人员整合多组学、分子互作、细胞功能学、纳米工程与在体影像评估。单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据来自公共数据库Figshare17702045，涵盖正常与损伤后1、3、7天小鼠脊髓样本；体外以原代骨髓来源巨噬细胞（BMMs）构建氧化应激与胞葬模型；通过RNA测序（RNA-seq）、免疫荧光、流式细胞术、实时活细胞成像、共免疫沉淀（co-IP）与分子对接解析PLK1–TSPAN4–迁移体轴；纳米平台以ROS响应阳离子聚合物CBP5缩合PLK1质粒，外包巨噬细胞膜形成MM-NPs@PLK1，经动态光散射、低温电镜、体内荧光示踪与F4/80免疫荧光验证靶向；在体采用小鼠SCI挫伤及T9全横断模型，以BMS评分、CatWalk步态、运动诱发电位（MEPs）及组织学评估功能恢复。
研究结果
2.1 单细胞RNA测序数据揭示PLK1表达与损伤后胞葬活性的关联
通过分析公共scRNA-seq队列，研究人员发现损伤后髓系细胞富集、吞噬与肌动蛋白骨架通路激活，且巨噬细胞F4/80内PLK1在伤后3天达峰值。体外H2O2模型RNA-seq显示，损伤下调基因富集于细胞骨架、微管结合与ATP结合，PLK1被识别为候选调控分子。
2.2 PLK1促进巨噬细胞胞葬作用
在BMMs中过表达PLK1可显著提升单次与持续胞葬效率，增强吞噬溶酶体酸化，上调IL-10、YM-1等抗炎因子，说明PLK1主要改善“消化阶段”而非识别阶段。
2.3 PLK1调控线粒体功能
PLK1与线粒体标记TOM20共定位，过表达后降低线粒体ROS（MitoSOX信号），恢复线粒体膜电位（JC-1与TMRM检测），提高ATP水平，缓解氧化应激导致的能量危机。
2.4 PLK1通过调控TSPAN4介导的迁移体促进线粒体胞吐
WGA与MitoTracker染色显示PLK1增加迁移体数量及其中线粒体包裹；分子对接与co-IP证实PLK1与TSPAN4相互作用。敲低/过表达救援实验表明，TSPAN4位于PLK1下游，介导受损线粒体经迁移体排出。
2.5 MM-NPs@PLK1的构建与表征
CBP5在N/P=20下压缩质粒形成约80 nm纳米粒，巨噬细胞膜包被后粒径增至132 nm、电位反转至?24.6 mV。该载体经膜融合入胞、逃逸溶酶体，并在ROS下释放DNA。
2.6 MM-NPs@PLK1的体内靶向能力
活体成像显示巨噬细胞膜包被的ICG在损伤脊髓持续富集至72 h；Cy5标记核酸显示其被F4/80阳性巨噬细胞摄取，主要脏器无显著毒性。
2.7 MM-NPs@PLK1促进线粒体胞吐以增强胞葬
体内给药后，损伤区TSPAN4及线粒体蛋白（TOM20、TIM23、HSP60）上调，ATP回升，游离凋亡细胞减少、巨噬细胞内吞增加，促炎因子IL-1β、IL-6、iNOS下降。
2.8 MM-NPs@PLK1支持神经结构保存与运动恢复
治疗组髓鞘/轴突标记NF200、MAP2增强，胶质瘢痕（GFAP）减轻；BMS、CatWalk规则性指数与MEPs振幅均改善，全横断模型中同样呈现腔隙缩小与部分功能恢复。
讨论与结论翻译
讨论指出，本研究核心创新是将迁移体介导的线粒体胞吐识别为破解“溶酶体资源竞争”的替代MQC路径：PLK1经TSPAN4增强迁移体生物发生，选择性外排去极化线粒体，维持巨噬胞葬所需能量与酸性溶酶体环境。仿生MM-NPs@PLK1实现损伤响应、巨噬偏向递送，兼顾靶向与生物安全。局限在于尚未用条件性巨噬细胞特异性PLK1敲除证明内源必要性，且不能完全排除其他细胞摄取。
结论：研究人员揭示一条PLK1–TSPAN4–mitocytosis轴，该轴通过迁移体挤出受损线粒体、以不依赖溶酶体的方式支持巨噬细胞胞葬；仿生MM-NPs@PLK1可实现损伤响应型靶向递送，为SCI及伴随胞葬缺陷与线粒体功能障碍的炎症/退行性疾病提供新策略。
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