IF=14.5 | Umibio外泌体蛋白专用裂解液助力客户骨关节炎新机制研究！
近期，来自南京大学医学院的蒋青教授、郭保生教授和陈响教授团队在Journal of Extracellular Vesicles杂志发表了题为“Targeted Blockage of Pathological Extracellular Vesicles and Particles From Fibroblast-Like Synoviocytes for Osteoarthritis Relief: Proteomic Analysis and Cellular Effect”的科研论文，IF=14.5。
研究背景：
骨关节炎（osteoarthritis，OA）是全球最常见的退行性关节疾病，以关节僵硬、疼痛、软骨降解为特征，伴随着滑膜炎症和软骨下骨重塑，严重影响患者的运动功能和生活质量。随着人口老龄化加剧，OA的社会经济负担持续加重。目前临床治疗主要集中在止痛和手术干预，尚无能够延缓疾病进展的修饰性药物，核心原因在于对OA 复杂的细胞间通讯紊乱机制尚未完全阐明。成纤维细胞样滑膜细胞（fibroblast-like synoviocytes，FLS）作为滑膜组织的主要细胞类型，在OA病理进程中会发生增殖、炎症激活和衰老等病理改变，并通过分泌可溶性因子与其他关节细胞相互作用。近年来，细胞外囊泡与颗粒（EVPs）作为细胞间通讯的关键介质，其在OA中的作用受到关注，EVPs可携带蛋白质、核酸等生物活性物质，在细胞间传递病理信号。但炎症和衰老状态下FLS分泌的EVPs在OA进展中的具体作用、分子特征，以及能否通过靶向阻断这类EVPs的分泌来治疗OA，仍是有待解决的科学问题。本研究系统地证明了患病FLS中的EVPs对各种细胞类型的致病作用，并验证了抑制致病性EVPs分泌可以缓解OA，为临床OA治疗提供了一种潜在的治疗方法。
研究成果及意义：
在本研究中，作者首先通过正常和骨关节炎滑膜样本的转录组数据分析发现，骨关节炎滑膜样本中细胞外囊泡发生了显著变化，关键分泌调控因子RAB27A的表达水平显著上调，且与炎症标志物（IL-6、PTGS2）和衰老标志物（CDKN1A、CDKN2A）的表达呈正相关。在体外实验中，作者诱导了FLS炎症表型和衰老表型，然后通过超速离心的方法分离出健康和两种病理状态的EVPs并进行了鉴定，结果显示三种EVPs都符合典型的EVPs茶托型结构，表面标志物CD9、CD63、CD81表达，Calnexin不表达；与对照组相比，来自炎症和衰老FLS的EVPs数量增加，这表明病理性FLSs可能通过增加EVPs释放来调节OA的进展。为了阐明FLS衍生的致病性EVPs调节OA发育的分子机制，作者通过蛋白质组学分析发现，Inf-EVP和Sen-EVP的蛋白质组成与正常FLS分泌的Ctr-EVP存在显著差异，其中Sen-EVP中检测到的蛋白质种类最丰富。根据基因集富集分析，Inf-EVP中富集炎症相关通路（TNF-α/NF-κB 信号通路）上调，氧化磷酸化和三羧酸循环通路下调，体现了炎症状态下的代谢重编程特征；Sen-EVP中富集了DNA修复、细胞周期调控和未折叠蛋白反应相关蛋白，反映了衰老细胞的病理表型；同时两类病理性EVPs均富含细胞外基质相互作用相关蛋白，反映了其参与关节组织微环境的重塑。为了进一步阐明EVPs蛋白与OA病理之间的关系，作者将差异表达基因与差异表达的EVPs蛋白相交，构建了蛋白-蛋白相互作用网络。结果显示病理性EVPs中差异表达的蛋白与OA软骨降解、MSC软骨形成和巨噬细胞M1极化有关，证实了其作为病理信号载体的功能。为了阐明不同EVPs对软骨细胞稳态的影响，作者进行了体外细胞共培养实验，结果显示三种类型的EVPs都被软骨细胞摄取，Inf-EVP和Sen-EVP被软骨细胞摄取后，会诱导软骨细胞衰老（SA-β-gal阳性率升高、P16和γH2AX表达增加），抑制软骨合成相关基因（Sox9、Col2a1）表达，促进基质降解酶（MMP13）分泌，同时减少软骨细胞增殖、增加凋亡。作者进一步研究致病性FLS EVPs对巨噬细胞功能的作用，发现两类EVPs均能被巨噬细胞摄取，显著上调巨噬细胞的衰老标志物（Cdkn1a）和M1型极化标志物（iNOS、IL-6、TNF-α），抑制M2型极化标志物（Arg1、CD163），增强炎症因子分泌，加剧关节炎症微环境。间充质干细胞（MSCs）具有多能分化潜能，可改善炎症微环境，是软骨修复种子细胞的理想选择。为了进一步评估病理性FLSs的EVPs是否会影响MSCs的软骨分化，作者进行了体外细胞共培养实验，结果显示在骨髓源性MSC和脂肪源性MSC的成软骨分化模型中，Inf-EVP和Sen-EVP会抑制成软骨标志物（SoX9、Col2a1、Acan）表达，促进软骨细胞肥大标志物（COL10A1）表达，同时增加MSC的衰老比例，破坏软骨修复潜能。基于RAB27A是EVPs分泌的关键调控因子，为了研究EVPs分泌的靶向干预是否可以作为OA治疗的潜在策略，作者设计了一种AAV9衣壳蛋白来表达滑膜亲和肽HAP-1，以靶向抑制Rab27a，该AAV病毒携带了Rab27a-shRNA和荧光报告基因来实现对FLS的特异性靶向。结果表明，HAP-1肽化AAV可靶向抑制OA滑膜中RAB27A的表达。为了评估靶向抑制FLS来源的EVPs对OA小鼠的治疗效果，作者在DMM手术后8周进行组织学分析，结果表明shRab27a抑制FLSs分泌EVP能有效改善软骨磨损和结构退变。COL2A1和MMP13的免疫染色显示软骨合成代谢部分恢复，过度活跃的分解代谢过程得到缓解，抑制FLS来源的EVPs还导致DMM小鼠滑膜增生减少，以及滑膜区M1巨噬细胞标志物（iNOS）、炎症细胞因子（IL-1β）和基质降解酶（MMP13）的表达减少。血清生化检测显示，肝脏功能（ALT、AST）、肾功能（BUN、CREA）和心肌损伤标志物（CK-MB）无显著异常，证实了该治疗策略的系统安全性。这些结果表明靶向阻断FLS-EVPs分泌可有效缓解小鼠OA且安全性良好。
综上所述，作者认为炎症和衰老状态的FLS分泌的病理性EVPs是OA进展的关键介质，通过传递病理信号破坏软骨细胞稳态、诱导巨噬细胞促炎极化、抑制MSC细胞的修复功能，加剧关节炎症和组织退化。而通过滑膜靶向的AAV9载体敲低RAB27A，可特异性阻断 FLS-EVPs的分泌，实现OA的疾病修饰治疗且安全性良好。这项研究首次系统地阐明了病理性FLS-EVPs在OA中的多细胞调控网络，完善了OA的细胞间通讯紊乱机制，开发了滑膜靶向的RAB27A敲低策略，实现了对病理性EVPs分泌的精准阻断，避免了全身抑制EVPs 可能带来的生理功能影响。为OA提供了全新的疾病修饰治疗方向，同时病理性EVPs的蛋白质组学特征为OA的早期诊断和个性化治疗提供了潜在靶点。
该研究中使用本公司的外泌体蛋白专用裂解液（货号：UR33101）对健康对照组、炎症表型组和衰老表型组的成纤维细胞样滑膜细胞来源的外泌体进行了裂解，随后进行了外泌体表面标志物的WB实验。结果符合各检测指标要求，满足了客户下游实验需求。
参考文献：Targeted Blockage of Pathological Extracellular Vesicles and Particles From Fibroblast-Like Synoviocytes for Osteoarthritis Relief: Proteomic Analysis and Cellular Effect. Journal of Extracellular Vesicles. 2025 Sep;14(9):e70162.
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