唾液腺（SG）干细胞来源的细胞外囊泡（EVs）是再生治疗的有前景的载体，但高效生产和靶向递送仍然是关键挑战。来自韩国首尔延世大学医学院的研究人员开发了一种WNT3A释放双层微孔支架，将装载WNT3A的聚（D,L-乳酸-co-乙醇酸）（PLGA）纳米纤维与基于聚己内酯（PCL）的微孔阵列相结合，该三维平台促进唾液腺上皮干细胞（sgEpSC）球状体形成。从WNT3A装载的微孔支架上培养的sgEpSCs衍生的EVs还可以保护 SG上皮和前体细胞免受放射性诱导凋亡。这种方法可能提高EVs的产量和疗效，有助于修复放射性损伤后的SG功能。相关内容以“Extracellular vesicles derived from salivary gland stem cells cultured on microwell scaffolds loaded with WNT3A promote the recovery of salivary gland function damaged by radiation via the YWHAZ-PI3K-AKT pathway”为题在线发表于6月17日的国际知名生物材料领域学术期刊Bioactive Materials杂志上。
唾液腺（Salivary gland，SG）功能障碍可由多种因素引起，如药物、衰老、导管阻塞、自身免疫疾病以及头颈部癌症的放射治疗。这种情况可能导致不可逆的干细胞耗竭，影响口腔稳态，进而导致龋齿和口腔念珠菌病。尽管采用了多种策略来防止SG损伤，但目前能够保护SG功能的临床方法有限。基于细胞的疗法已成为一种有前景的解决方案，广泛的研究证明了间充质干细胞（MSCs）在多种疾病中的治疗效果，其中一些已经获得多个国家食品药品监督管理局的批准。MSC的治疗效果主要归因于其旁分泌分泌细胞因子和生长因子，这些因子具有免疫调节、抗凋亡、促血管生成、细胞保护和神经发生等多种细胞活性。近期研究表明，MSC的旁分泌效应是通过这些营养因子以及通过分泌细胞外囊泡（EVs）发挥作用的。
EVs是被脂质膜包裹并从细胞释放的颗粒。它们包含来自细胞膜和细胞质的脂质、DNA、RNA、代谢物和蛋白质，这使得细胞能够彼此交流。EVs通常被认为是其亲代细胞的代表，因为它们携带了亲代细胞的特征。例如，MSC释放的EVs展现出与MSC类似的活性，如免疫抑制、炎症减轻、伤口愈合和促进血管生成。与干细胞移植不同，递送EVs的风险较小，几乎没有栓塞、免疫排斥或肿瘤形成的风险。此外，异源性EVs，包括来自植物的EVs，可以与自体EVs一起使用，因为它们比干细胞更不容易引发免疫反应。然而，EVs的治疗效果可能因亲代干细胞的状态而有所不同。为了提高EV的产量，已经广泛研究了增强EV生产的方法。探索性技术如3D球状体培养和药物或生长因子处理被用来提高EV中有益物质的产量。然而，使用常规球状体培养时，这些方法面临挑战，因为细胞不被固定，在培养过程中容易漂浮，导致很难持续收集EVs。此外，尚未开发出能够支持持续释放药物或生长因子以增强EV生产的球状体培养系统。因此，需要一种创新的细胞培养系统，能够提供稳定的3D球状体培养环境，便于高效收集EVs并控制生物分子释放以促进EV生产。
WNT蛋白在干细胞增殖、分化和自我更新中起着至关重要的作用。WNT响应性上皮组织干细胞存在于多种组织中，包括SG。然而，研究表明，在小鼠造血干细胞、人类肠道干细胞衍生的类器官和人类十二指肠干细胞衍生的类器官中，纯化WNT蛋白在培养基中的活性有限。因此，能够释放WNT3A蛋白的WNT-生物材料复合培养系统将有助于干细胞在培养中的产生。
在本研究中，研究人员开发了一种双层支架，底层由装载WNT3A的聚（D,L-乳酸-co-乙醇酸）（PLGA）纳米纤维组成，上层为聚己内酯（PCL）微孔。该系统能够持续释放WNT3A，并在无血清条件下培养SG衍生的上皮干细胞（sgEpSCs），促进球状体形成。研究人员假设，结合WNT3A的PLGA电纺纳米纤维的微孔支架将有助于sgEpSC球状体的形成，并通过WNT3A的释放在球状体培养过程中增强EVs的生产及其旁分泌活性。研究人员分析了四种培养条件（2D培养皿、3D微孔、3D PLGA-微孔和3D WNT-微孔）中来源的EVs的产量、纯度和治疗效果，发现WNT-微孔系统能够稳定地形成球状体并在7天内持续释放WNT3A。在该平台上培养的sgEpSCs与其他条件相比，产生了显著更高的EV产量。
在小鼠放射性诱导的SG损伤模型中，向导管后注射来自WNT3A释放微孔培养的3D球状体中提取的EVs（3DWNT-EVs），比其他组更有效地减少了凋亡，保持了腺泡结构，并恢复了唾液分泌。在放射性辐射的人类SG类器官中，3DWNT-EVs增加了类器官的大小、粘蛋白的产生并抑制了裂解的半胱天冬酶-3。蛋白质组学分析确定YWHAZ（14-3-3ζ/δ）为关键的再生货物。功能性实验表明，EV介导的YWHAZ递送激活了PI3K-AKT信号通路，增强了SG前体的增殖并减轻了放射性损伤。WNT-微孔支架提高了SG衍生EVs的产量和再生效果。富含YWHAZ的EVs通过PI3K-AKT激活促进SG修复，提供了一种有前景的策略用于在SG功能障碍中的可扩展无细胞再生治疗。
参考文献：Extracellular vesicles derived from salivary gland stem cells cultured on microwell scaffolds loaded with WNT3A promote the recovery of salivary gland function damaged by radiation via the YWHAZ-PI3K-AKT pathway. Bioact Mater. 2025 Jun 17; 52:492-510.
