脊髓损伤(SCI)是神经系统中一种常见而严重的疾病,导致患者运动和感觉功能受损。在创伤后的微环境中,由于病变导致的缺血、缺氧使内皮细胞功能障碍,进而引发血脊髓屏障(BSCB)的破坏。BSCB一旦破坏,多种炎症细胞因子和细胞就会侵入脊髓损伤区域,导致神经元和胶质细胞的死亡、炎症发生以及胶质和纤维化瘢痕的形成,使得轴突再生更加困难。因此,寻找并制定促进BSCB修复的方案成为治疗SCI的关键所在。
近日,中南大学湘雅医院胡建中、吕红斌课题组在ACS Nano上发表题为“Targeted Delivery of RGD-CD146+CD271+ Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Promotes Blood Spinal Cord Barrier Repair After Spinal Cord Injury”的原创性文章(2023 Sep 26;17(18):18008-18024),揭示了RGD-CD146+CD271+脐带间充质干细胞外泌体在脊髓损伤修复中的关键作用。
为了加速损伤脊髓组织中BSCB的修复,该研究团队采用了一种创新方法,即通过筛选出具有稳定BSCB功能的人脐带间充质干细胞来源的特定外泌体亚群,并进行靶向递送,从而探讨新的脊髓损伤治疗策略。
首先,他们成功地培养并筛选出CD146+CD271+脐带间充质干细胞(Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells,UCMSCs)特定亚群,并通过病毒介导的转染方法获得了具有靶向新生血管功能的工程化外泌体(RGD-CD146+CD271+ UCMSC-Exos)。接下来,研究团队在体内外进行了一系列实验,旨在验证RGD-CD146+CD271+ UCMSC-Exos的靶向性和治疗效果,并进一步研究其在加强BSCB和恢复神经功能中的分子机制。研究结果显示,RGD-CD146+CD271+ UCMSC-Exos在物理和化学特性上与常规外泌体十分相似。
令人兴奋的是,经过鼻腔给药,RGD-CD146+CD271+ UCMSC-Exos能够在SCI损伤区域大量积累,并展现出对新生血管内皮细胞的高度靶向性。在脊髓损伤模型中,鼻腔给予的RGD-CD146+CD271+ UCMSC-Exos显著降低了Evans Blue的渗透和紧密连接的破坏,同时也促进了神经功能的恢复。
体外实验进一步证实,RGD-CD146+CD271+ UCMSC-Exos能够显著减少经OGD处理后的bEnd3细胞模型的通透性,并维持紧密连接的完整性。更为关键的是,研究还发现miR-501-5p/MLCK信号轴在BSCB稳定过程中起到了决定性的作用。
总的来说,通过靶向递送RGD-CD146+CD271+ UCMSC-Exos,为脊髓损伤治疗提供了一种具有临床转化潜力的有效策略。
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