摘要：2025 年 9 月 3 日，中国医科大学附属盛京医院崔少千唯一通讯在Journal of Extracellular Vesicles在线发表题为：Bioactive Silk Fibroin Hydrogel Harnesses BMSCs-EVs to
椎间盘退变 (IVDD)是一种常见的老年性疾病，伴有炎症、疼痛和活动受限。
2025 年 9 月 3 日，中国医科大学附属盛京医院崔少千唯一通讯在Journal of Extracellular Vesicles在线发表题为：Bioactive Silk Fibroin Hydrogel Harnesses BMSCs-EVs to Modulate Inflammatory Microenvironment in Intervertebral Disc Degeneration的研究论文。该研究开发了一种治疗系统，利用丝素蛋白 (SF) 水凝胶负载源自小鼠骨髓间充质干细胞 (BMSCs-EVs) 的 mRNA 工程化细胞外囊泡，以调节巨噬细胞极化并缓解 IVDD。
从 6 周龄 C57BL/6 小鼠中分离 BMSCs，并通过 18G 针穿刺尾椎间盘 (Co7-Co10) 建立急性 IVDD 模型。采用 RAW 264.7 小鼠巨噬细胞进行体外实验，并利用 LPS 和 IFN-γ 诱导 M1 极化。通过扫描电镜 (SEM)、傅立叶变换红外光谱 (FTIR) 和流变学对 SF/EVs 复合物进行表征，证实其结构适合用于 EV 递送。功能上，SF水凝胶不仅可作为生物相容性载体，还能持续释放EVs，增强其抗炎作用。体外实验中，SF/EVs抑制M1极化并促进M2标志物表达。体内植入后，SF/EVs改善了椎间盘组织学，并减少了炎性巨噬细胞浸润。高通量RNA测序证实S100B是EVs中的关键功能性载体。慢病毒介导的过表达和敲低实验证实，EVs衍生的S100B可抑制M1极化并减轻IVDD进展。总而言之，负载富含S100B的BMSCs-EVs的SF水凝胶为重塑炎症微环境并促进IVDD椎间盘再生提供了一种有前景的策略。
椎间盘退变 (IVDD) 是一种常见的老年性疾病，尤其影响中老年人。它会导致椎间盘组织的结构和功能逐渐衰退，常导致慢性疼痛和活动受限，严重影响患者的生活质量。随着全球人口老龄化，IVDD 的发病率持续上升，已成为日益严重的公共卫生问题。目前的治疗方法，例如物理康复、药物治疗和外科手术，可以缓解症状，但通常无法恢复椎间盘的完整性，并且常常伴有潜在的副作用或高复发率。因此，开发新的治疗策略，尤其是能够直接促进椎间盘组织修复和再生的治疗策略至关重要。
IVDD 是一个复杂的多因素过程，其特征是细胞衰老、细胞外基质分解和持续的炎症活动。在这些因素中，炎症是疾病发生和发展的关键驱动因素。免疫细胞（尤其是巨噬细胞）是椎间盘突出症（IVDD）发病机制中炎症级联反应的核心介质。在早期IVDD中，巨噬细胞主要向M2表型极化，负责清除受损组织、减轻炎症并通过分泌抗炎细胞因子和生长因子来促进修复，这些因子有助于维持椎间盘结构。在中期，M1巨噬细胞被激活，释放细胞因子，加剧组织破坏和炎症，并可能加速退化和疼痛。在晚期IVDD中，M1表型占主导地位，导致炎症和基质降解持续存在。尽管M2巨噬细胞可能仍然存在，但其再生能力会受到损害。这种M1/M2极化平衡至关重要：M1巨噬细胞通过TNF-α和IL-1β促进病理，而M2巨噬细胞通过IL-10和TGF-β发挥修复作用。因此，调节巨噬细胞极化（抑制M1并促进M2）被认为是治疗IVDD的一种有前景的策略。
有趣的是，在椎间盘突出症中，巨噬细胞往往表现出M2表型，有助于清除突出的椎间盘物质并减轻炎症。相反，纤维环破裂会导致以M1为主的炎症特征，以侵袭性细胞因子释放和组织破坏为标志。因此，根据疾病分期和病理特征有针对性地调节巨噬细胞极化可以改善临床疗效。因此，调节巨噬细胞的极化状态以抑制M1并促进M2极化代表了一种治疗IVDD的潜在新策略。
近年来，基于干细胞的疗法已成为再生医学中一条充满希望的途径。在各种干细胞类型中，骨髓间充质干细胞（BMSC）因其强大的自我更新能力和分化成多种细胞谱系的能力而备受关注。值得注意的是，骨髓间充质干细胞（BMSC）分泌的细胞外囊泡 (EV) 已被证实是细胞间信号传导的关键载体。这些纳米级囊泡包裹着多种生物活性成分，包括蛋白质、脂质和 RNA，这些成分有助于其在多种疾病中发挥治疗作用。尤其值得一提的是，BMSC 衍生的 EV 已被证实能够通过其携带的蛋白质、mRNA 和 miRNA 来调节免疫细胞功能（包括巨噬细胞极化），从而促进抗炎和组织修复过程。
丝素蛋白 (SF) 是一种源自蚕茧的天然大分子蛋白，在药物递送系统和组织工程应用领域备受关注。其优异的生物相容性、可调节的生物降解性和出色的机械强度等特性，使其成为一种用途广泛且极具价值的生物医学材料。SF 水凝胶尤其适合用作细胞或生物分子的载体，因为其三维网络结构模拟细胞外基质 (ECM)，支持细胞粘附和增殖，同时能够控制释放生物活性分子，从而持续调节局部微环境。基于丝素蛋白、壳聚糖和亚胺交联的水凝胶均已被研究用于增强胞外囊泡 (EV) 的递送。其中，SF 水凝胶因其非免疫原性和对椎间盘组织的机械适应性而尤为引人注目。例如，载有阿霉素的 SF 水凝胶已证明可在 4 周内持续释放，并在乳腺癌小鼠模型中显示出治疗效果。此外，据报道，BMSCs/SF 水凝胶贴片可促进心肌梗死模型中的新血管形成。然而，SF 水凝胶是否可以作为 BMSCs 衍生的 EVs 的载体来治疗 IVDD，尤其是在小鼠模型中，仍不清楚。
图1 BMSCs-EVs 的鉴定（图源自 Journal of Extracellular Vesicles ）
基于上述基础，本研究提出了一种新的治疗方法，即使用基于 SF 的水凝胶包裹源自 mRNA 工程化 BMSCs 的 EVs。该治疗目标是调节巨噬细胞极化，使其从促炎性 M1 表型向抗炎性 M2 表型转变，从而促进 IVDD 背景下的椎间盘再生。该策略有望重塑局部免疫微环境，减轻炎症引起的疼痛，并恢复椎间盘的结构和功能。此外，它不仅可能为 IVDD 提供有希望的治疗途径，也可能为其他退行性疾病提供新的治疗途径。通过细胞实验和动物模型，研究人员可以深入研究其潜在的生物学机制并评估其转化潜力，最终目标是开发一种更安全、更有效的椎间盘退变治疗方案。
来源：科学任我说