间充质干细胞来源的细胞外囊泡（MSC-EVs）在神经再生治疗中显示出潜力。将增强脑源性神经营养因子（BDNF）表达的神经肽等生物活性化合物融入细胞外囊泡中，可以放大其治疗潜力。近日，来自韩国S&E Bio生物技术公司和成均馆大学的研究人员开发了一种临床规模的方法，将神经肽装载到MSC-EVs中，同时保持其结构完整性和治疗功能。研究人员使用电子显微镜、纳米粒子追踪分析和3D STORM显微镜对细胞外囊泡进行了表征，并测试了神经肽装载的MSC-EVs在体外和体内的细胞摄取、分布和生物学效应。进一步，研究人员肯定了神经肽装载的MSC-EVs鼻内给药对中风后神经再生的促进功能。相关内容以“Engineered MSC-EVs loaded with BDNF-enhancing neuropeptides via a non-disruptive method enhance post-stroke neuroregeneration via intranasal delivery”为题于8月29日在线发表在国际知名纳米材料领域学术期刊Journal of Nanobiotechnology杂志上。
间充质干细胞来源的细胞外囊泡（MSC-EVs）在神经再生医学中具有巨大的潜力，特别是在神经发生和神经保护方面。MSC-EVs的应用，尤其是在装载生物活性化合物时，为增强大脑疾病治疗效果提供了一种新颖的策略。神经肽可以增强脑源性神经营养因子（BDNF）的表达，进而可能增强MSC-EVs的治疗效果，而细胞外囊泡（EVs）则能显著延长神经肽的循环时间，并将其靶向输送到大脑。
最近，已有努力通过将各种肽类和生物活性化合物装载到细胞外囊泡中来增强细胞外囊泡的疗效。然而，这些细胞外囊泡的临床应用仍面临挑战。由于预装载和后装载方法各自具有独特的优缺点，尚缺乏将生物活性化合物装载到细胞外囊泡上的最佳方法。在临床应用中，预装载方法通常涉及来源细胞的基因工程，这可能影响其特性并引发监管问题，而后装载方法则具有较低的装载效率，并可能破坏细胞外囊泡膜结构，从而影响其功能性。
因此，研究人员希望探索通过不改变细胞外囊泡特性的方式装载神经肽，从而增强MSC-EVs的临床适用性，提高其临床应用的潜力。研究人员开发了一种细胞外囊泡生物加工平台，采用非粘附性微孔阵列设计，用于可扩展生产MSC-EVs。采用可扩展的三维（3D）生物加工方法生产MSC-EVs是可行的，同时也减少了供体/批次的差异，改善了缺血性中风和创伤模型动物的治疗效果。
在本研究中，研究人员比较了装载或未装载神经肽的MSC-EVs和HEK293来源的细胞外囊泡（HEK-EVs）的治疗效果。研究人员首先评估了使用被动装载和主动装载策略的全长BDNF的装载效率。尽管主动装载提高了封装效率，但它导致了细胞外囊泡膜的不稳定性，并破坏了细胞外囊泡效力标记物的表达。为了筛选具有生物学效应的候选分子，研究人员利用了PS-SPCL（定位扫描合成肽组合库）筛选策略，选择了能够显著上调神经元细胞BDNF表达的超短肽（2–3个氨基酸长度）。因此，随后研究人员通过被动装载将这些由2–3个氨基酸组成的短神经肽封装入细胞外囊泡，从而尽量减少细胞外囊泡特性的变化。在装载之后，研究人员全面评估了工程化细胞外囊泡的物理化学特性和治疗潜力。
随后，研究人员通过一系列成像和生化技术，检查了神经肽装载前后细胞外囊泡的形态、大小、表面标记物表达以及载荷成分的变化。此外，研究人员评估了神经肽装载细胞外囊泡的细胞摄取、体内分布，以及它们对BDNF表达、神经发生和神经保护效应的影响，所有这些都通过体外和体内实验进行了验证。
研究结果显示，通过可扩展的3D生物加工，研究人员生产了高纯度的MSC-EVs，并评估了封装神经肽和全长BDNF的装载方法。被动孵育是维持细胞外囊泡完整性的最佳装载方法，同时实现有效的神经肽封装。尽管活性装载方法具有更高的封装效率，但却破坏了细胞外囊泡膜的稳定性。装载神经肽的MSC-EVs能够跨越血脑屏障（BBB），并显著增强BDNF表达、神经发生和神经保护作用，体外、体内和离体试验均表现出良好效果。与HEK293来源的细胞外囊泡（HEK-EVs）相比，MSC-EVs表现出更优越的再生效果。在光化学栓塞中风模型中，通过鼻内给药装载神经肽的MSC-EVs可减少梗死区域、改善神经元存活，并激活由环磷酸腺苷反应元件结合蛋白（CREB）磷酸化介导的神经保护通路。研究人员建立了一种临床可扩展的方法，用于生产神经肽装载的MSC-EVs，具有作为下一代靶向神经再生治疗用于治疗中风及其他神经疾病的潜力。重要的是，本研究中使用的细胞外囊泡是在临床适用条件下生产的，并按照2023年细胞外囊泡研究的最小信息（MISEV）指南进行了表征。
参考文献：Engineered MSC-EVs loaded with BDNF-enhancing neuropeptides via a non-disruptive method enhance post-stroke neuroregeneration via intranasal delivery. J Nanobiotechnology. 2025 Aug 29;23(1):594.
外泌体资讯网 J Nanobiotechnology丨装载神经肽的工程化间充质干细胞来源的细胞外囊泡 通过鼻内给药促进神经再生
