用于椎间盘退变组织修复的精准线粒体递送技术

《Journal of Nanobiotechnology》：Precision mitochondrial delivery for tissue repair in intervertebral disc degeneration

　　

摘要

本研究旨在开发一种能响应病理微环境的水凝胶系统，该系统通过激活AMPK并利用线粒体递送机制来调节线粒体功能、减轻氧化应激、抑制髓核细胞中的铁死亡，从而促进椎间盘退变中的微环境重塑和组织修复。通过对假手术组和椎间盘退变组大鼠的髓核组织进行大规模RNA测序，并结合经叔丁基过氧化物处理的髓核细胞研究，确定了关键的调控途径。随后使用AMPK调节剂A-769,662和EX229来系统评估AMPK对线粒体功能及铁死亡的调控作用。通过小发夹RNA干扰FoxO3a基因，并结合分子分析，明确了其下游靶标与作用机制。装载有A-769,662的线粒体来源微囊泡，被封装在经苯硼酸修饰的明胶水凝胶（GPVA）中后，展现出更强的线粒体功能以及更高效的药物释放特性。在椎间盘退变动物模型中，GPVA水凝胶显著改善了组织结构与线粒体功能，同时减轻了氧化应激和铁死亡现象，而FoxO3a基因敲低实验进一步证实了AMPK-FoxO3a通路的重要性。这种新型的ROS/pH响应型可注射水凝胶系统能够实现线粒体疗法的精准递送，有效提升髓核细胞功能、促进组织修复，为椎间盘退变的治疗带来了良好的应用前景。

图表摘要

此图片的替代文本可能是由人工智能生成的。

本研究旨在开发一种能响应病理微环境的水凝胶系统，该系统通过激活AMPK并利用线粒体递送机制来调节线粒体功能、减轻氧化应激、抑制髓核细胞中的铁死亡，从而促进椎间盘退变中的微环境重塑和组织修复。通过对假手术组和椎间盘退变组大鼠的髓核组织进行大规模RNA测序，并结合经叔丁基过氧化物处理的髓核细胞研究，确定了关键的调控途径。随后使用AMPK调节剂A-769,662和EX229来系统评估AMPK对线粒体功能及铁死亡的调控作用。通过小发夹RNA干扰FoxO3a基因，并结合分子分析，明确了其下游靶标与作用机制。装载有A-769,662的线粒体来源微囊泡，被封装在经苯硼酸修饰的明胶水凝胶（GPVA）中后，展现出更强的线粒体功能以及更高效的药物释放特性。在椎间盘退变动物模型中，GPVA水凝胶显著改善了组织结构与线粒体功能，同时减轻了氧化应激和铁死亡现象，而FoxO3a基因敲低实验进一步证实了AMPK-FoxO3a通路的重要性。这种新型的ROS/pH响应型可注射水凝胶系统能够实现线粒体疗法的精准递送，有效提升髓核细胞功能、促进组织修复，为椎间盘退变的治疗带来了良好的应用前景。

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