脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）是一种严重的致残性疾病，具有较高的死亡率。常导致损伤平面以下完全或部分感觉、运动功能障碍，并伴随一系列继发性疾病。原发性SCI后会继发一系列的病理生理学变化，并诱发损伤区域的炎症反应和神经元凋亡 ，随后出现脊髓空洞和星形胶质瘢痕，导致轴突再生受到抑制。目前，针对SCI的治疗主要有手术减压、药物治疗以及术后的康复训练等。细胞移植为SCI的治疗提供了新思路，并有大量研究证明其有效性，目前已经有大量干细胞被应用于SCI模型治疗。然而，SCI的细胞治疗可能具有以下缺点：静脉移植的细胞大多数汇集于肺和肝脏处，而不能在损伤部位充分发挥其作用；SCI病理微环境抑制移植细胞的存活；干细胞可能具有潜在的致瘤风险和伦理问题。大量研究表明，干细胞治疗SCI的机制与其旁分泌效应密切相关。近年来，外泌体被认为是几乎所有类型细胞释放的旁分泌因子。外泌体是一种细胞向细胞外环境不断释放的囊泡，其直径约为40~100nm，含有多种生物分子，如脂质、蛋白质和核酸。细胞外囊泡根据释放机制和大小可以分为外泌体、凋亡小体和囊泡，其中外泌体直径最小。外泌体可在所有体液中检测到，包括尿液、血液和脑脊液等。与细胞相比，细胞分泌的外泌体具有神经保护、抗凋亡、低免疫原性、易于存储和运输、轴突再生、体积较小不会被肺组织和肝组织捕获并可穿过血脊髓屏障等优点。某些研究表明，干细胞来源的外泌体具有抗炎作用，可在SCI治疗过程中发挥着不可替代的作用。在这种情况下，单一的治疗方法很难对SCI后的神经组织修复起到有效作用。组织工程技术的发展为SCI的治疗提供了新的思路，将外泌体接种到生物材料支架上，为外泌体的生长和分化提供了物理结构、促进残留神经元轴突再生。同时，支架需要满足一定的要求：如适当的孔隙率、渗透性、良好的细胞相容性、为神经细胞的迁移、粘附、增殖和分化提供支持。此外，可生物降解性、低免疫原性低、设计简单等，并能够为轴突再生提供结构上的支持的能力都是同样重要的属性。近日，南通大学医学院人体解剖学系董传明课题组在JCR1区杂志frontiers in bioengineering and biotechnology（2023 Mar 13，IF：6.064）发表综述(doi: 10.3389/fbioe.2023.1077825)，题为“Exosomes combined with biomaterials in the treatment of spinal cord injury”, 总结了外泌体联合生物材料支架用于脊髓损伤治疗的最新进展，并讨论了它们在未来临床应用中面临的挑战。该工作得到了国家自然科学基金和江苏省研究生科研创新计划的支持。
图：干细胞来源的外泌体与各种生物材料支架联合应用于脊髓损伤的治疗外泌体可以与纤维蛋白胶、GelMA水凝胶、Peptide-tethered水凝胶、f127聚柠檬酸聚乙烯亚胺水凝胶、肽修饰水凝胶、褪黑素、LOCS-BSP and GMPE 水凝胶分别用于脊髓损伤的治疗，从而促进脊髓损伤大鼠的功能恢复。在这篇综述中，作者主要从三个方面对脊髓损伤的治疗方法进行概述。首先将用于脊髓损伤治疗的各种来源的外泌体进行列举。包括间充质干细胞来源的外泌体、神经干细胞来源的外泌体、雪旺细胞来源的外泌体、巨噬细胞来源的外泌体、小胶质细胞来源的外泌体、周细胞来源的外泌体等，并描述了他们对于脊髓损伤动物模型的治疗作用。接着文章对各种形式的生物支架材料进行总结，包括水凝胶的形式、3D打印以及纳米材料的形式。最后文章广泛的总结了目前用于脊髓损伤治疗的外泌体与生物材料支架的联合应用以及未来应用过程中面临的挑战。Exosomes combined with biomaterials in the treatment of spinal cord injury, Front Bioeng Biotechnol. 2023 Mar 13;11:1077825. doi: 10.3389/fbioe.2023.1077825. eCollection 2023.外泌体资讯网 Front Bioeng Biotechnol | 南通大学医学院人体解剖学系董传明课题组: 外泌体与生物材料联合治疗脊髓损伤
