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本文综述了一项创新的生物工程策略，该研究通过功能性N-黏附素（N-cadherin）和VE-黏附素（VE-cadherin）预编程，构建了结构稳定、功能协同的间充质干细胞（MSC）聚集体（Cad-MAs）。该策略克服了传统MSC治疗在移植后存活率低和旁分泌谱（secretome）非特异性的瓶颈。研究表明，Cad-MAs在体外展现出更强的抗炎应激和失巢凋亡（anoikis）抵抗能力，并分泌富含神经营养和血管生成因子（如VEGF、BDNF）及治疗性外泌体（miR-21-5p、miR-126-3p）的修复性谱。在小鼠卒中模型中，静脉输注的Cad-MAs能显著促进神经功能恢复、减小梗死体积、改善脑血流灌注，并增强血管新生和血脑屏障（BBB）完整性。此“功能性聚集诱导涌现（F-AIE）”框架为设计具有定制化功能的整合细胞疗法提供了新思路。
引言：卒中治疗的新挑战与细胞疗法瓶颈
缺血性卒中因其对神经血管单元（NVU）的破坏，导致严重的神经功能缺损，是全球主要致残和致死原因之一。尽管间充质干细胞（MSC）疗法因其旁分泌作用展现出治疗潜力，但其临床转化面临两大核心障碍：移植后细胞在恶劣的卒中微环境中存活率低，容易发生失巢凋亡（anoikis）；其天然的分泌谱（secretome）功能较为宽泛，难以协调修复受损的复杂NVU。传统的三维细胞聚集体（如球体）虽能部分改善MSC的存活和功能，但其依赖物理自组装的被动形成方式，无法赋予聚集体针对特定组织修复的、可编程的治疗表型。
黏附素引导的组装：从被动到主动的工程化构建
研究团队开发了一种生物工程新策略，利用重组N-黏附素和VE-黏附素功能化的界面“预编程”MSC，从而引导形成具有增强内聚力的多细胞聚集体，即Cad-MAs。黏附素不仅是细胞间的“结构胶”，更是影响干细胞命运和球体功能的关键信号枢纽。通过优化N-黏附素与VE-黏附素的投料比（如1:1），该策略显著增强了MSC的初始粘附、细胞活力，并有效上调了内源性N-黏附素和VE-黏附素的表达。同时，它激活了与神经血管修复密切相关的关键信号通路，如成纤维细胞生长因子受体（FGFR）和血管内皮生长因子受体2（VEGFR2）的磷酸化。
结构强化与生存优势：抵御恶劣微环境
当这些经过预编程的MSC进行聚集时，它们形成了结构更紧密、尺寸更均一的Cad-MAs。与常规MSC聚集体（MAs）相比，Cad-MAs显示出显著提升的内源性黏附素表达，尤其是VE-黏附素。共聚焦成像显示，N-黏附素和VE-黏附素在聚集体细胞连接处连续、均匀表达，构建了支持结构完整性的三维微结构。这种结构稳定性源于黏附素-连环蛋白（catenin）复合体的上调及其介导的粘着连接（adherens junction）和细胞骨架重塑通路的激活。
这种强化的结构直接转化为卓越的生存优势。在模拟卒中后炎症的肿瘤坏死因子-α（TNF-α）刺激下，Cad-MAs比常规MSC、预编程的单个MSC（NV-MSC）甚至常规MAs都表现出更高的存活率。其机制涉及促生存信号如磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/雷帕霉素靶蛋白（PI3K/AKT/mTOR）通路的激活，以及抗凋亡蛋白Bcl-2的上调和促凋亡蛋白Bax的抑制。此外，Cad-MAs内部保存了完好的内源性细胞外基质（ECM）网络，为细胞提供了自我维持的促生存微环境。
分泌谱重编程：多模态修复信号的“弹药库”
Cad-MAs的核心优势在于其被重编程的旁分泌功能。在应激条件下，Cad-MAs能分泌更高水平的免疫调节因子（如吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）、肿瘤坏死因子-α刺激基因-6（TSG-6）、白细胞介素-10（IL-10））和营养因子（如血管内皮生长因子（VEGF）、肝细胞生长因子（HGF）、成纤维细胞生长因子2（FGF2）、脑源性神经营养因子（BDNF））。这种增强的旁分泌作用延伸至囊泡水平：从Cad-MAs分离的外泌体（Cad-MAs-Exo）富含具有明确治疗作用的微小RNA（miRNA），如参与神经保护的miR-21-5p、促血管生成的miR-126-3p和与轴突生长相关的miR-133b。这使得Cad-MAs成为一个能同时递送可溶性因子和囊泡货物的多模态修复系统。
体内疗效验证：协同促进神经血管修复
在小鼠光化学栓塞卒中（PTS）模型中，静脉注射Cad-MAs展现出显著优于常规分散MSCs的疗效。在14天的观察期内，接受Cad-MAs治疗的小鼠神经功能缺损评分（mNSS）和粘附物去除测试结果改善更显著，梗死体积明显减小，脑血流（CBF）灌注得到更好恢复。组织学分析证实了其多方面的修复能力：
- 1.
神经保护与抗凋亡：Cad-MAs治疗减少了梗死周围区的神经元凋亡（TUNEL阳性细胞减少），增加了成熟神经元（NeuN阳性）的存活，并减轻了脱髓鞘（LFB染色面积增加）。体外氧糖剥夺/再灌注（OGD/R）模型也证实，Cad-MAs的共培养能显著提高神经元存活率，降低其凋亡水平。
- 2.
免疫调节与微环境重塑：Cad-MAs能有效调节卒中后的免疫微环境。体内实验显示，治疗组梗死周围区星形胶质细胞（GFAP）和小胶质细胞（Iba1）的反应性减弱，促炎细胞因子（IL-1β、TNF-α）表达下降，而抗炎因子IL-10表达上升。体外与小胶质细胞BV2的共培养实验进一步证实，Cad-MAs能诱导小胶质细胞向具有抗炎、促修复特征的M2表型极化，表现为M1标志物（iNOS、CD86等）下调，M2标志物（精氨酸酶1（Arg1）、转化生长因子-β（TGF-β）、CD206）上调。
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促血管生成与血脑屏障保护：Cad-MAs展现出强大的促血管生成能力。其条件培养基能增强人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的迁移和成管能力。在体内，Cad-MAs治疗增加了脑内血管内皮生长因子（Vegf）和血小板-内皮细胞粘附分子（CD31/PECAM-1）的表达，并提升了CD31与紧密连接蛋白claudin-5（CLDN5）共标阳性微血管的密度，这表明新生血管可能更具完整性。同时，Cad-MAs治疗减轻了卒中后关键紧密连接蛋白（ZO-1、occludin、claudin-5）表达的下降，有助于维持血脑屏障（BBB）的结构完整性。
结论与展望：功能性聚集诱导涌现（F-AIE）新范式
本研究提出并验证了“黏附素引导的组装”这一概念，将MSC聚集从一个随机过程转变为可编程的生物工程过程。由此产生的Cad-MAs实现了结构与功能的协同强化，研究团队将这种由工程化细胞间粘附驱动、在聚集水平上涌现出整合功能的现象，定义为“功能性聚集诱导涌现（F-AIE）”。Cad-MAs在卒中模型中作为一个“活的药物”单元，通过协调发挥免疫调节、神经保护、血管生成和血脑屏障保护等多重功能，实现了对神经血管单元的协同修复，疗效超越传统MSC。该策略为开发针对卒中及其他复杂组织损伤的下一代工程化细胞疗法提供了一个通用型设计框架。未来，通过调整黏附素组合与信号，有望将F-AIE范式拓展至其他再生医学应用领域。
