脊髓损伤（spinal cord injury，SCI）是中枢神经系统中一种常见而严重的损伤性疾病，它可能导致患者出现运动和感觉功能的障碍。在急性创伤后的SCI微环境中，由于病变导致的缺血、缺氧会导致内皮细胞出现功能障碍，这将进一步触发血脊髓屏障（blood-spinal cord barrier, BSCB）的破坏。BSCB破坏后，多种外周炎症细胞因子和细胞会透过BSCB进入脊髓损伤组织，引发或加重继发性损伤。这些继发性损伤的反应涵盖了神经元和胶质细胞的死亡、炎症的发生以及胶质和纤维化瘢痕的形成，这些都使轴突的再生变得更加困难。因此，寻找并开发能够加速BSCB恢复的策略成为治疗SCI的核心要点。
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。中南大学湘雅医院脊柱外科谢勇、孙一博士为第一作者，胡建中教授、吕红斌教授及姜力元医师为通讯作者。
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。
胡建中、吕红斌教授作为国内在脊髓损伤研究领域的权威专家，已在外泌体治疗脊髓损伤方面取得了一系列令人瞩目的成果。研究成果不仅在《Journal of Control Release》、《Journal of Nanobiotechnology》等国际顶级期刊上发表，也为脊髓损伤的靶向治疗奠定了坚实的科学基础。
外泌体资讯网 ACS Nano | 湘雅医院胡建中/吕红斌：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
