《Bioactive Materials》：Harnessing bi-exosome combination alleviates osteoarthritis progression
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本研究针对骨关节炎（OA）单一疗法难以兼顾抗炎与软骨再生的临床难题，创新性地提出骨髓间充质干细胞外泌体（B-Exo）与软骨祖细胞外泌体（C-Exo）的组合策略。通过微流控技术构建载外泌体甲基丙烯酰化明胶微球递送系统，证实双外泌体联合应用可同步调控巨噬细胞极化和软骨细胞表型，显著延缓大鼠OA进展。该研究为OA的多靶点治疗提供了新范式，发表于《Bioactive Materials》。
骨关节炎作为一种常见的退行性关节疾病，全球患者超过6.5亿，其主要特征包括关节疼痛、活动受限和关节畸形，严重时可导致残疾。目前临床治疗多以对症缓解为主，缺乏能够同时干预炎症反应和软骨降解的有效手段。由于OA发病机制涉及慢性炎症、代谢失衡等多重病理环节，单一靶点治疗往往难以取得理想效果。因此，开发能够协同调控多个病理环节的新型治疗策略成为当前研究的重点。
在这项发表于《Bioactive Materials》的研究中，南京医科大学附属南京第一医院运动医学与关节外科课题组提出了一种创新的双外泌体组合疗法。研究人员通过RNA测序技术发现，骨髓间充质干细胞（BMSC）来源的外泌体（B-Exo）和软骨祖细胞（CPC）来源的外泌体（C-Exo）具有不同的miRNA富集特征：B-Exo富含参与炎症调控的miRNA，而C-Exo则富含与软骨代谢相关的miRNA。基于这一发现，研究团队开发了B-Exo和C-Exo的组合制剂（BC-Exo），旨在同时靶向OA的炎症环境和软骨修复过程。
研究采用微流控技术制备载外泌体的甲基丙烯酰化明胶（HAMA）微球作为递送载体，通过体外实验证实BC-Exo能够有效促进软骨细胞增殖、迁移和细胞外基质合成，同时抑制细胞凋亡。在巨噬细胞模型中，BC-Exo表现出强大的抗炎能力，能够促进巨噬细胞向抗炎的M2型极化。在大鼠OA模型中，BC-Exo微球治疗显著改善了关节功能，降低了疼痛敏感性，减少了滑膜炎症和软骨破坏。
关键技术方法包括：通过EXODUS系统分离纯化外泌体；利用微流控技术制备载外泌体HAMA微球；建立大鼠OA模型并进行行为学评估；采用转录组测序分析治疗机制；通过体外细胞模型验证关键信号通路。人类软骨样本数据来自GEO数据库（GSE114007、GSE117999）。
3.1. B-Exo和C-Exo的miRNA富集特征比较
研究人员首先分离鉴定了BMSC和CPC，确认两者均具有多向分化潜能，但倾向性不同：BMSC的成骨和成脂分化能力更强，而CPC的软骨分化能力更优。外泌体测序结果显示，B-Exo中miR-7a-5p、miR-365-3p等炎症相关miRNA富集，其靶基因主要涉及MAPK、TNF等信号通路；C-Exo中miR-708-5p、miR-431等软骨代谢相关miRNA富集，主要调控Hippo、mTOR等通路。这些发现为双外泌体组合策略提供了理论依据。
3.2. B-Exo和C-Exo对软骨细胞和巨噬细胞的作用比较
在IL-1β诱导的软骨细胞炎症模型中，C-Exo在促进细胞增殖、迁移和基质合成方面优于B-Exo，而B-Exo在抑制巨噬细胞M1型极化方面更具优势。流式细胞术显示C-Exo组的细胞凋亡率（4.47%）显著低于B-Exo组（7.09%），表明C-Exo具有更强的抗凋亡能力。
3.3. 双外泌体组合的协同保护作用
细胞摄取实验证实B-Exo和C-Exo均可被软骨细胞和巨噬细胞内化。BC-Exo处理不仅保持了C-Exo促进软骨基质合成的作用（Sox-9表达提高1.43倍），还继承了B-Exo的抗炎特性（CD86+细胞比例显著降低）。在共培养模型中，BC-Exo展现出最佳的软骨保护效果，说明双外泌体组合产生了协同效应。
3.4. 外泌体微球的制备与表征
研究人员成功制备了直径111±35μm的载外泌体HAMA微球，体外释放实验显示微球可实现外泌体的持续释放（>14天）。体内分布实验证实微球能延长外泌体在关节腔内的滞留时间，生物安全性评估显示微球具有良好的组织相容性。
3.5. 双外泌体组合的体内抗OA效果
在大鼠OA模型中，BC-Exo微球治疗组表现出最优的治疗效果：疼痛阈值提高至26.54g（接近正常组的31.49g），关节肿胀程度减轻，骨赘形成减少（1.83mm3）。组织学分析显示BC-Exo微球组软骨结构完整，胶原II表达最高，细胞凋亡最少。
3.6. 作用机制解析
转录组分析发现BC-Exo治疗后，软骨组织中细胞外基质合成相关基因（如Col-IIa1）上调，而基质降解酶（MMP-3、MMP-13）和炎症相关基因表达下降。机制研究表明，B-Exo通过miR-7a-5p/NOTCH-3轴抑制炎症，C-Exo通过miR-708-5p/NRP-1促进基质合成，通过miR-431/BRCA-1/PLK-1抑制细胞凋亡。人类OA数据库分析证实NOTCH-3、NRP-1、BRCA-1在OA软骨中表达升高，验证了这些靶点的临床相关性。
研究结论表明，双外泌体组合疗法通过多靶点协同作用，有效打破了OA进程中炎症与软骨降解的恶性循环。该研究不仅为OA治疗提供了新的组合策略，还深入阐明了其分子作用机制，为外泌体为基础的疾病治疗提供了重要参考。这种"并行"治疗理念可推广至其他复杂疾病的研究中，具有重要的理论和临床意义。
