靶向软骨的葡萄皮来源细胞外囊泡通过减缓软骨细胞衰老来改善骨关节炎

《Journal of Nanobiotechnology》：Cartilage targeted grape skin-derived extracellular vesicles ameliorate osteoarthritis by attenuating chondrocyte senescence

　　

摘要

骨关节炎的主要成因是软骨细胞衰老，进而导致软骨逐渐退化。鉴于该疾病在全球范围内造成的严重影响，开发可持续且经济有效的疗法已变得极为迫切。植物来源的细胞外囊泡具有很大的应用潜力，因为它们易于获取、免疫原性低、生物相容性好，且能够大规模生产。更重要的是，这些纳米囊泡可通过传递其内在的生物活性物质来促进细胞间信号传递。在本研究中，我们提议利用食品工业的副产品——葡萄皮来源的细胞外囊泡作为新的纳米治疗平台。通过将葡萄皮细胞外囊泡与II型胶原蛋白结合肽WYRGRL结合，我们制备出了具有促进软骨生成特性的W-GSEVs，这类囊泡在关节软骨细胞中的积累量和滞留时间更长。体外实验表明，W-GSEVs可通过减少活性氧的产生以及抑制IL-17和TNF信号通路来减轻软骨细胞衰老。体内实验进一步证明，向患有关节炎的小鼠关节内注射W-GSEVs能有效缓解软骨细胞衰老，从而保护软骨免于破坏，减少异常的骨骼生长，并使软骨下骨的重塑恢复正常。这种治疗方法显著延缓了骨关节炎的进展，有助于维持软骨基质的平衡代谢。这项工作不仅将农业废弃物转化为高价值的生物医学工具，还凸显了细胞外囊泡作为可规模化、低免疫原性的治疗平台在直接针对软骨细胞衰老方面治疗骨关节炎的临床应用潜力。

图形摘要

骨关节炎的主要成因是软骨细胞衰老，进而导致软骨逐渐退化。鉴于该疾病在全球范围内造成的严重影响，开发可持续且经济有效的疗法已变得极为迫切。植物来源的细胞外囊泡具有很大的应用潜力，因为它们易于获取、免疫原性低、生物相容性好，且能够大规模生产。更重要的是，这些纳米囊泡可通过传递其内在的生物活性物质来促进细胞间信号传递。在本研究中，我们提议利用食品工业的副产品——葡萄皮来源的细胞外囊泡作为新的纳米治疗平台。通过将葡萄皮细胞外囊泡与II型胶原蛋白结合肽WYRGRL结合，我们制备出了具有促进软骨生成特性的W-GSEVs，这类囊泡在关节软骨细胞中的积累量和滞留时间更长。体外实验表明，W-GSEVs可通过减少活性氧的产生以及抑制IL-17和TNF信号通路来减轻软骨细胞衰老。体内实验进一步证明，向患有关节炎的小鼠关节内注射W-GSEVs能有效缓解软骨细胞衰老，从而保护软骨免于破坏，减少异常的骨骼生长，并使软骨下骨的重塑恢复正常。这种治疗方法显著延缓了骨关节炎的进展，有助于维持软骨基质的平衡代谢。这项工作不仅将农业废弃物转化为高价值的生物医学工具，还凸显了细胞外囊泡作为可规模化、低免疫原性的治疗平台在直接针对软骨细胞衰老方面治疗骨关节炎的临床应用潜力。

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