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Int J Mol Sci|首都医科大学附属北京口腔医院郭力嘉/刘怡/焦瑶团队:细胞外囊泡促进骨再生的研究进展

​骨缺损是由骨质疏松性骨折、创伤性损伤、炎症反应、恶性肿瘤等多种因素引起的复杂病理改变。其传统治疗方法主要是骨移植术,可采用自体骨、同种异体骨或人工合成材料植入到骨质缺损的病变部位。然而,自体骨移植治疗存在价格昂贵、骨量有限、供区损伤等问题,而同种异体骨移植存在疾病传播、血管生成问题和免疫排斥等风险。因此,探究可持续的骨再生疗法是目前临床诊疗过程中亟待解决的难点。
近日,首都医科大学附属北京口腔医院郭力嘉/刘怡教授团队在国际知名杂志International Journal of Molecular Sciences(IF=5.6)发表了题为“Advances in the Study of Extracellular Vesicles for Bone Regeneration”(2024 Mar 20; doi: 10.3390/ijms25063480)的综述。该文章重点总结了目前应用于骨再生中细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)的种类,以及其促进骨再生的相关机制及临床应用,并对已经在ClinicalTrials.gov注册开展的细胞外囊泡促进骨再生相关临床试验作出总结。首都医科大学附属北京口腔医院牙周科在读博士研究生焦瑶为该论文的第一作者,牙周科刘怡教授、王府井院区正畸科郭力嘉教授为该论文的共同通讯作者。

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近年来,细胞外囊泡因其在骨再生中具有独特的成骨功能和优于传统细胞疗法的骨再生效果而受到关注。细胞外囊泡具有良好的生物相容性、低免疫原性和长期稳定性,并能够通过预处理等方法进行改进。术语“EVs”集体指代多种囊泡类型,如外泌体、微囊泡、凋亡小体等。不同类型细胞外囊泡的形成机制、释放模式、内容物和标记物也不完全相同。
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图一:不同类型细胞外囊泡的特征
骨稳态是由成骨细胞、骨细胞和破骨细胞及其周围微环境相互作用调节的。来自骨细胞、免疫细胞、间充质干细胞和内皮细胞的细胞外囊泡已被证明能够影响骨形成和吸收,可能会影响骨相关疾病的发展,而不同来源的细胞外囊泡其内容物及功能也不尽相同。干细胞来源的细胞外囊泡已被证明具有干细胞样的再生功能。因此,使用细胞外囊泡代替干细胞治疗骨组织缺损可以避免干细胞治疗的副作用,如免疫反应和肿瘤形成等。
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图二:不同细胞来源的胞外囊泡在骨再生中的作用
细胞外囊泡能够通过多种方式参与促进骨再生,包括调节免疫环境、促进血管生成、促进成骨细胞和破骨细胞的分化以及促进骨矿化等。在骨损伤的早期阶段,过度活跃和持续的炎症会阻碍骨再生,导致炎症损伤。而细胞外囊泡具有通过介导免疫抑制来发挥免疫调节信使作用的潜力。与此同时,细胞外囊泡还可以促进血管生成、促进骨髓间充质干细胞向成骨细胞分化或调节破骨细胞分化,从而维持骨代谢平衡。
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图三:细胞外囊泡在骨再生中的功能
在这篇文章中,作者主要对细胞外囊泡在促进骨再生的最新研究进展进行了综述。在最后作者提出目前细胞外囊泡在应用过程中仍存在一些值得探究的问题:如不同来源的细胞外囊泡对同一个体骨再生的影响是否存在差异,细胞外囊泡在体内应用后的长期疗效及其退化和降解过程,以及跨物种来源的细胞外囊泡注射后发生免疫排斥的可能性等等。同时也提出仍需要更多的研究来充分探索细胞外囊泡在骨再生中的潜力。
参考文献:
Advances in the Study of Extracellular Vesicles for Bone Regeneration. Int J Mol Sci. 2024 Mar 20;25(6):3480. doi: 10.3390/ijms25063480.

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