细胞外囊泡（EVs）是大多数细胞通过旁分泌作用形成的具有特殊生物学活性的“天然生物材料”，参与细胞之间的信息交流以及病理微环境中的细胞串扰。EVs通常被细分为更小的颗粒称为外泌体(10-100nm)，更大的小泡称为微囊泡(100- 1000nm)和凋亡小体（>1000nm）。相比于其他的功能性材料，EVs继承了亲本细胞的生物学特性，毒性低且特异性高，本身能够穿越生物膜并在细胞间传递大量的生物活性分子。骨性关节炎（OA）是一种退行性关节疾病，早期表现为关节退变，病情进一步发展为关节软骨磨损、关节畸形，最终导致关节微环境紊乱，反过来又加剧了OA疾病的恶化。目前临床上还没有促进软骨再生修复、明显缓解OA进展的药物，对待OA患者一般采取药物止痛对症治疗，但是往往效果欠佳，OA晚期患者都难逃关节置换的命运。近年来，治疗性EVs在OA治疗、减缓OA进展及软骨再生修复方面显示出巨大的潜力，得到了科学界的广泛关注。近期，中国人民解放军总医院郭全义教授课题组在Biomaterials Research 杂志上(2021 IF : 15.863)发表了题为“The role of extracellular vesicles in osteoarthritis treatment via microenvironment regulation”的综述文章(2022 Oct 5;26(1):52)，梳理和总结了EVs的特征、OA的病理微环境变化及不同细胞来源EVs通过调节OA中的微环境来保护关节软骨及减缓OA发展的最新研究进展，同时还阐述了工程化EVs及其中分泌的miRNAs在OA治疗中的具体应用机制。硕士研究生殷瀚为论文的第一作者。
OA是一种可以影响任何关节的软骨和周围组织的疾病，其发病机制复杂，临床治疗的难度大，找出防治OA的有效策略变的越来越有必要。OA一旦发生，其关节内将发生一系列的病理变化，关节内的微环境不同程度受到了影响，其中包括：1.炎症的因子的释放，促炎因子明显高于抗炎因子。促炎的因子的释放继而加速软骨细胞外基质的降解，破坏更多的软骨组织；2.蛋白水解酶的大量释放，基质金属蛋白酶（MMPs）是其中最重要的蛋白酶，它的释放加剧OA的恶化；3.免疫细胞的浸润，其中包括T细胞、B细胞、NK细胞及巨噬细胞大量进入关节腔，导致关节腔内免疫微环境发生变化；4.软骨的损伤和降解，关节软骨在各种因素的影响下出现了大面积的损伤以及降解。因此，认识OA关节内的微环境变化，对于治疗OA非常的关键。
图1. OA关节内微环境变化EVs是由细胞通过旁分泌作用生成的，其携带各种生物大分子。针对于天然EVs在OA治疗的应用，一方面EVs可以通过免疫调节作用改善关节内的炎症微环境，EVs能够抑制炎症反应，减轻炎症因子的释放，同时促进巨噬细胞向M2表型极化，达到组织修复的作用。另一方面EVs可以作用于软骨细胞，促进软骨细胞的增殖和迁移，还能够保护正常的软骨细胞免受其他因素的影响。最后，EVs还能够促进细胞外基质的合成，使其缓解OA的进展。天然EVs在OA治疗中展现出了有益的特性，此外，工程化的EVs在OA治疗中也展现出了广泛的应用前景。EVs中丰富的miRNAs在治疗OA中起到关键的作用，是治疗OA的潜在机制。总之，EVs能够通过微环境调控治疗OA，具有广阔的应用价值。
图2.不同来源的EVs及其治疗OA的机制郭全义教授团队长期从事关节软骨再生修复的基础及临床研究工作，近年来在Advanced Materials, Bioactive Materials, Biomaterials, Biofabrication, Acta Biomaterials等国际权威期刊连续发表软骨再生修复系列研究成果。在细胞外囊泡研究方面，课题组聚焦于干细胞来源细胞外囊泡在软骨再生修复中的机制及应用研究探索。参考文献：The role of extracellular vesicles in osteoarthritis treatment via microenvironment regulation. Biomater Res. 2022; 26: 52. Published online 2022 Oct 5. doi: 10.1186/s40824-022-00300-7
外泌体资讯网 Biomaterials Researc | 中国人民解放军总医院郭全义教授团队：细胞外囊泡通过调节关节腔微环境治疗骨性关节炎
