Local delivery of engineered exosomes promotes nerve regeneration post sacral nerve injury via macrophage polarization
本研究表明，一种封装了工程化诱导神经干细胞来源外泌体的创新型3D打印水凝胶，通过调节巨噬细胞极化以减轻炎症，从而促进骶神经再生。
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当体内的神经受到挤压或切断时，这种损伤会引发复杂的连锁反应。神经纤维发生分解，身体的免疫系统会迅速涌向现场清理碎片。这个清理小组主要由被称为巨噬细胞的特化免疫细胞组成。最初，这些细胞表现得像是一支拆迁队，清除破碎的神经组织，但它们也会释放导致炎症的化学物质。如果这种炎症阶段持续时间过长，就会阻碍神经愈合，并可能导致永久性的功能丧失。对于被称为骶神经的下背部和尾骨区域的神经而言，这个问题尤为严重。这里的损伤通常会导致膀胱控制能力丧失，这种情况会显著影响一个人的生活质量。虽然科学家早已知晓干细胞可以帮助修复受损组织，但直接使用它们却很困难，因为它们难以大量采集，且有时会产生副作用。一种更新的方法是使用这些细胞释放的微小天然包裹，即外泌体。这些包裹携带指令和修复材料，但不会带来移植活体细胞的风险。
来自包括复旦大学和中国人民解放军总医院在内的多家机构的研究人员，致力于探索是否可以使用这些微小的包裹来修复受损的骶神经。他们首先从大鼠身上提取脂肪细胞，这种细胞易于获取和培养。他们将这些脂肪细胞重新编程，使其表现得像神经干细胞一样，而神经干细胞是人体神经系统的天然构建者。为了使这些细胞更加有效，科学家们在其中加载了一种特定的生长因子——神经生长因子，它作为一种信号帮助神经再生。这些经过工程化改造的细胞随后释放出它们自带的微小包裹，此时包裹内已装满了额外的生长因子指令。团队将这些包裹放入一种可 3D 打印的软凝胶中，这种凝胶可以被塑造成适合损伤部位的确切形状。这种凝胶就像一块海绵，将包裹固定在原位并使其缓慢释放，确保修复信号停留在损伤部位，而不是立即被冲走。
研究小组在骶神经受压的大鼠身上测试了这种疗法。他们发现，接受含有工程化包裹凝胶治疗的大鼠，其恢复情况明显优于未接受治疗或仅接受普通脂肪细胞包裹治疗的大鼠。接受治疗的大鼠更快地恢复了对膀胱的控制能力。膀胱压力和容量的测量结果显示，其器官功能趋于正常，超声扫描也显示，接受治疗的大鼠在排尿后膀胱内残留的尿液显著减少。研究人员还观察了组织本身，发现与未治疗组相比，治疗组的神经拥有更多健康的神经纤维和支持细胞。
这一成功的关键似乎在于治疗如何改变了损伤部位免疫细胞的行为。在未治疗的大鼠中，免疫细胞保持在高度警戒状态，持续释放阻碍愈合的炎症化学物质。然而，在接受工程化包裹治疗的大鼠中，这些免疫细胞转变了行为。它们不再扮演拆迁队的角色，而是开始扮演建筑工人的角色，释放有助于平息炎症并促进组织修复的化学物质。科学家们追踪到了这种变化发生在免疫细胞内部的特定通路，表明来自工程化细胞的包裹开启了正确的开关，从而促进了这种有益状态。通过引导免疫系统从破坏模式切换到修复模式，该疗法创造了一个让神经最终能够自我愈合的环境。这项研究表明，使用这种通过局部凝胶递送的工程化无细胞包裹，可能是治疗严重神经损伤并恢复受损器官（如膀胱）功能的极具前景的方法。
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