生物材料顶刊《Biomaterials》：治疗骨关节炎的新型疗法！
在本研究中，研究人员通过纳米外泌体将KGN定向递送到充质干细胞中，使KGN在细胞质中均匀分散，增加了其在细胞中的有效浓度，并强烈促进了充质干细胞在体内和体外的软骨形成，达到治疗骨关节炎的最终目的。相关论文以题为“Exosome-mediateddelivery of kartogenin for chondrogenesis of synovial fluid-derived mesenchymal stem cells and cartilage regeneration ”发表在Biomaterials。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2020.120539
如图中方案1所示，开发了外泌体，以实现KGN高效递送到充质干细胞中进行软骨分化。KGN负载的靶向外泌体诱导充质干细胞在患有骨关节炎的大鼠关节内显示出良好的软骨再生效果。总之，相较于传统的直接注射不经分化的干细胞治疗软骨再生和骨关节炎这里提出了一种更加可行的、有效的干细胞治疗方法。
图 1外泌体工程原理图:KGN向充质干细胞输送外泌体以达到治疗关节炎的目的
检查了外泌体中KGN的负载情况。带有荧光标记的KGN (R-KGN)被合成用于定量的KGN负载和追踪细胞内的KGN分子。包膜的R-KGN可从外泌体（E7）释放，24小时内释放约50%。此外，工程外泌体与天然外泌体之间没有差异，表明外泌体的表面工程并不会提高药物的包封能力。NTA分析显示，KGN加载并没有改变外泌体的大小，KGN加载后外泌体的大小保持在30 - 200nm范围内。此外，负载KGN-的外泌体在10%胎牛血清中至少维持了7天稳定，没有聚集的迹象(图2)。
图 2 NTA测定的外泌体大小
接下来，通过在培养基中的细胞培养中加入装载KGN的外泌体，研究外泌体（E7）将R-KGN输送到充质干细胞培养。将溶解的R-KGN直接加入到充质干细胞中，可导致细胞内荧光可视化，所以可见装载在外泌体中的R-KGN在细胞质中呈现均匀分布(图3A)。故推测外泌体的脂膜可能作为KGN储存和释放的储存库。外泌体对充质干细胞的传递效率高于软骨细胞，这表明外泌体部分在识别和传递方面的作用(图3B)。
图 3(A) 具有代表性的荧光图像是外泌体(E7)裂解和自发的R-KGN进入充质干细胞。(B)R-KGN选择性递送到充质干细胞而不是软骨细胞的代表性荧光图像
由于纳米载体靶向给药可以显著降低药物剂量，降低副作用，实现精准治疗，合成纳米颗粒在药物传递和控释方面已得到广泛应用。其中，与其他纳米颗粒相比，外泌体能够以温和的释放和降解动力学将货物运送到细胞质中。虽然外泌体并不是小分子药物的天然载体，但在本研究中证明，在外泌体上安装充质干细胞靶向序列可以显著提高体外KGN向充质干细胞传递的效率，与外源性充质干细胞结合后可促进体内软骨再生，另一方面，KGN能促进充质干细胞的成软骨分化，同时对软骨细胞有保护作用。（文：张子旋）