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IF=14.5 间充质基质细胞来源的细胞外囊泡通过调控TNFα驱动肌肉与神经再生

时间:2026-07-06     作者:多莱泌生物【原创】


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一、研究背景与目的

肌肉缺损(可由创伤、肿瘤切除、先天畸形等多种因素引发)严重影响儿科及成人患者的生活质量,而神经-肌肉系统的有效协同再生是实现这类缺损修复的关键前提。已有研究证实,间充质基质/干细胞(MSC)来源的细胞外囊泡(EVs)具有促进神经-肌肉再生的潜在能力,但该作用的具体分子机制尚未明确,这也成为制约其临床转化的关键瓶颈。




二、研究材料与方法

体外模型构建

构建两种核心3D仿生模型——① 人肌肉脱细胞组织(ECM)与人肌肉前体细胞(hMPCs)、巨噬细胞THP-1(M0)共工程化构建的功能性肌肉模型,用于精准模拟体内肌肉损伤与修复的微环境;② 大鼠胎儿器官型脊髓组织模型,专门用于探究神经再生相关机制;同时,利用脂多糖(LPS)刺激原代小胶质细胞,构建神经炎症模型,明确EVs的神经抗炎效应。


实验处理方案

采用符合良好生产规范(GMP)的MSC-EVs进行干预处理,同时设置TNFα抑制剂(SPD304)、miR-145-5p抑制剂等对照分组,通过对比分析,明确TNFα及相关分子在肌肉与神经再生过程中的调控作用。


关键实验技术

涵盖EVs的分离与表征(纳米颗粒追踪分析、冷冻透射电镜观察、表面标志物检测)、细胞共培养、肌肉脱细胞与再细胞化、张力抵抗实验、免疫荧光染色、实时定量PCR(qPCR)、细胞因子蛋白芯片分析及小RNA测序等,全面、精准评估EVs的作用效果及潜在分子机制。

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三、核心研究结果

研究通过多模型、多维度的实验分析,明确阐明了MSC-EVs通过调控TNFα驱动肌肉与神经再生的具体分子机制,核心研究结果如下:


MSC-EVs可保护肌肉细胞并有效促进肌肉再生

① 2D共培养模型中,肌毒素(CTX)诱导的肌肉损伤会显著降低人肌肉前体细胞(hMPCs)的肌生成融合指数;而经EVs处理后,肌生成融合指数可恢复至未损伤样本的正常水平,表明MSC-EVs能够有效保护肌管免受急性损伤,显著提升肌肉前体细胞的肌生成潜能。同时,巨噬细胞的加入可进一步提高肌生成融合指数,印证了其在肌肉细胞分化成熟过程中的辅助调控作用。

② 研究优化了人肌肉脱细胞方法,该方法可有效保留细胞外基质(ECM)的关键蛋白结构及机械性能;基于此构建的3D肌肉模型具备电刺激收缩功能,能够良好模拟体内肌肉的生理状态。EVs处理可显著逆转CTX损伤导致的肌源性成分减少、促炎基因MCP1表达上调、抗炎基因ARG1表达下调等异常现象,同时减少细胞凋亡(降低cCAS3⁺细胞比例)、促进细胞增殖(提高Ki67⁺细胞比例),并推动巨噬细胞向抗炎M2表型(ARG1⁺)极化,从而缓解肌肉损伤后的炎症反应,促进肌肉修复。

③ 分子机制层面,CTX诱导的肌肉损伤会显著上调TNFα的基因及蛋白表达水平,而EVs处理可有效抑制TNFα的异常表达;此外,MSC-EVs富含miR-145-5p、miR-21-5p等与炎症调控及组织再生相关的微小RNA,EVs处理可下调损伤模型中异常升高的miR-145-5p,同时上调促肌源性分化因子MYOD的表达。进一步实验证实,抑制miR-145-5p会加剧TNFα的表达,明确了miR-145-5p在EVs调控TNFα表达、促进肌肉再生过程中的关键介导作用。此外,EVs处理还可上调抗炎细胞因子IL-10及趋化因子RANTES的表达,进一步强化抗炎效应,为肌肉再生创造有利微环境。


MSC-EVs可调控神经炎症并促进神经再生

① LPS诱导的小胶质细胞神经炎症模型中,高剂量EVs处理可显著抑制LPS诱导的TNFα释放,同时提高小胶质细胞活力,明确证实了MSC-EVs具备强大的神经抗炎能力。

② 大鼠胚胎脊髓器官型3D模型实验显示,MSC-EVs可被神经元有效摄取;经EVs处理后,神经轴突的投射长度及数量均显著增加。同时,EVs可下调模型中miR-145-5p及TNFα的表达水平,上调与神经炎症调节及细胞生长相关的蛋白TIMP-1和ICAM-1的表达;抑制miR-145-5p会导致神经轴突投射长度缩短且TNFα表达上调,再次验证了MSC-EVs通过miR-145-5p/TNFα轴发挥促神经再生作用的分子机制。



TNFα调控是MSC-EVs发挥再生作用的核心机制

研究发现,使用TNFα抑制剂处理损伤样本,可产生与MSC-EVs处理相似的保护效应,包括减少细胞凋亡、缓解炎症反应、促进组织再生等,进一步证实MSC-EVs对肌肉与神经的再生促进作用,核心是通过调控TNFα信号通路实现的,而非直接替代受损细胞。




四、文章信息

Agner Henrique Dorigo Hochuli, Stefania D'Agostino, Lucia Rossi, Beatrice Auletta, Leonardo Nogara, Giovanni Tafuro, Giuseppe Germano, Alice Zaramella, Paola Bisaccia, Francesca Cecchinato, Carlo Biz, Gabrielis Kundrotas, Pietro Ruggieri, Alessandra Semenzato, Maurizio Muraca, Filippo Romanato, Piergiorgio Gamba, Marcin Jurga, Bert Blaauw, Anna Urciuolo, Michela Pozzobon,Journal of Extracellular Vesicles(IF 14.5)Pub Date : 2026-03-11, DOI: 10.1002/jev2.70237




五、产品推荐

MSC-EVs 试剂盒提取相比传统超速离心,无需大型设备、耗时短、囊泡完整活性高、回收率与重复性更好;根据实验需求可选 PEG 沉淀(大批量富集)、磁珠法(细胞功能实验)、SEC 排阻(组学 / 高分机制研究),是当前间充质干细胞外囊泡最主流提取方案。

下表列出一些与本文献相关本公司能提供的一些产品和服务,欢迎咨询合作~

产品货号

产品名称

规格

DL21013-10T-5mL

外泌体提取试剂盒(细胞培养上清或尿液)

10T

DLXQ-22087

无外泌体胎牛血清

50mL

DL22076-Y

人骨髓间充质干细胞外泌体

100μg / 支

DL23076

大鼠骨髓间充质干细胞外泌体

100μg / 支

DL23077

小鼠骨髓间充质干细胞外泌体

100μg / 支

      技术服务:间充质干细胞培养、外泌体提取、外泌体NTA、外泌体染色共聚焦拍照、透射电镜拍照、免疫荧光(IF)、RT-PCR等





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