外泌体 | 浙江大学王绪化团队开发递送干细胞外泌体的多孔微针贴片，修复急性脊髓损伤

间充质干细胞来源的分泌蛋白，特别是细胞外囊泡的移植是抑制脊髓损伤引发的神经炎症的一种有前景的治疗方法。然而，将细胞外囊泡有效地输送到受伤的脊髓，同时将损伤降至最低，仍然是一个挑战。

2023年7月7日，浙江大学王绪化团队在Nature Communications 发表题为“Porous microneedle patch with sustained delivery of extracellular vesicles mitigates severe spinal cord injury”的研究论文，该研究提出了一种用于输送细胞外囊泡以治疗脊髓损伤的装置。该研究表明结合间充质干细胞和多孔微针的装置能够输送细胞外囊泡。

该研究证明局部应用于脊髓硬脑膜下方的脊髓病变不会损害病变。研究者评估了设备在挫伤脊髓损伤模型中的功效，发现它可以减少空腔和疤痕组织的形成，促进血管生成，并提高附近组织和轴突的存活率。重要的是，细胞外囊泡持续输送至少7天可导致显着的功能恢复。因此，该研究设备为脊髓损伤治疗提供了一个高效和持续的细胞外囊泡递送平台。

每年约有93万例由事故引起的新脊髓损伤（SCI）病例。尽管甲泼尼龙琥珀酸钠（MPSS）的全身给药已被批准为治疗急性SCI的唯一药物，但该药的疗效有限，副作用严重，严重限制了其在临床中的应用。SCI 最初由机械创伤和炎症反应后继发性损伤的各种机制引起。最近，广泛的研究表明，静脉注射（IV）的间充质干细胞（MSCs）可促进挫伤SCI后的功能恢复。然而，肺具有清除超过60%的施用MSCs的能力从而减少了可将病灶定位到损伤部位并发挥治疗作用的MSCs数量。虽然肺部的一些细胞可能会存活2-3天并释放外泌体，这些外泌体可能会传播到目标损伤部位，但患者可能会出现咳嗽副作用。

另外，有人提出将MSCs直接移植到病变部位是减轻由SCI触发的神经炎症的有效治疗方法。然而，脊髓损伤（SCI）病变的神经炎症微环境不利于间充质干细胞（MSCs）的存活和功能，因此对这些细胞的临床应用构成了重大障碍。幸运的是，在SCI的动物模型中，MSC分泌组，尤其是细胞外囊泡(MSC- EVs)对免疫调节具有类似的治疗益处。之前的研究表明，MSC-EVs固定在多肽修饰的黏附水凝胶中，在急性期移植到SCI病灶内可以缓解SCI微环境并促进功能恢复。

然而，直接移植的MSC-EVs在脊髓组织中的保留时间可能不够长，无法发挥最佳的治疗。脊髓损伤引起的神经炎症和神经细胞凋亡可以持续数周甚至更长时间，但MSC-EVs不能通过这些方法持续递送到脊髓损伤部位。此外，直接将MSCs或MSCs-EVs移植到脊髓损伤部位可能导致病变附近的健康组织损伤，可能导致不可预测的副作用。因此，直接将含有MSCs或MSCs-EVs的材料移植到急性SCI患者的脊髓病灶内并不是一种优化的方法。

为了克服这些挑战，研究者利用了微针（MN）阵列，该阵列促进了药物或治疗性生物分子的无痛局部递送，在临床试验中具有良好的耐受性。然后，研究用MN阵列制作了一个补片，该补片具有合适的机械强度，与软脊髓组织匹配，并且当它被安装在硬脑膜下的脊髓病变上时，具有适合MSC-EV输送的孔径。为了持续递送MSC-EVs，在手术中，微管阵列附加了嵌有MSC的明胶甲基丙烯酰(GelMA)水凝胶块。研究人员设想，GelMA水凝胶块可以提供生物相容性微环境，以促进MSC的长期存活。通过这种方式，研究通过使用多孔微针实现了MSC分泌蛋白持续递送到脊髓病变。研究者提出这种方法是为了在不需要MSCs直接侵入脊髓的情况下提高治疗效果。

脊髓损伤部位植入MN-MSC贴片的示意图（图源自Nature Communications ）总之，该研究表明MN-MSC补片可以有效地维持MSCs的存活，并持续释放MSC分泌蛋白至少一周，这导致了显著的神经保护作用，较好的肌肉控制和严重SCI后的强大功能恢复。

来源：iNature

参考消息：

https://doi.org/10.1038/s41467-023-39745-2

转自：“威斯腾生命科学研究院”微信公众号

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