前沿解讀 | CytoFLEX nano納米流式助力揭秘“骨免疫”新機(jī)制

2025年8月25日來自中國醫(yī)藥大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系謝明佑Ming-You Shie團(tuán)隊在《Journal of Nanobiotechnology》期刊（IF 12.75）上發(fā)表了一項最新的研究，為我們揭示了鋰摻雜硅酸鈣（LiCS）支架通過調(diào)控巨噬細(xì)胞來源的富含miR-145-5p的細(xì)胞外囊泡（EVs）促進(jìn)骨再生的全新機(jī)制。而在這項前沿研究中，CytoFLEX nano納米流式分析儀憑借其卓越的細(xì)胞外囊泡的檢測能力，為研究成果的可靠性提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。

骨愈合是一個復(fù)雜的多步驟生理過程，該過程依賴于多種細(xì)胞類型、信號通路和分子機(jī)制的協(xié)調(diào)相互作用。近期研究強(qiáng)調(diào)了巨噬細(xì)胞表型可塑性在骨修復(fù)早期階段的關(guān)鍵調(diào)控作用。作為具有適應(yīng)性的免疫細(xì)胞，巨噬細(xì)胞能夠響應(yīng)微環(huán)境信號，極化為促炎性M1表型或抗炎性M2表型。

因此，從M1向M2型巨噬細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)換構(gòu)成了骨愈合過程中的關(guān)鍵免疫學(xué)轉(zhuǎn)變，也成為設(shè)計新一代生物材料的重要治療靶點(diǎn)。目前，指導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化的免疫調(diào)節(jié)策略已成為增強(qiáng)骨再生的有效手段。

硅酸鈣因其相較于傳統(tǒng)材料更具優(yōu)越的骨誘導(dǎo)潛能，已在骨科應(yīng)用領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。近年來研究發(fā)現(xiàn)，鋰（Li）摻雜生物陶瓷可促進(jìn)骨形成和調(diào)節(jié)骨免疫，可通過激活Wnt/GSK-3β/β-catenin信號通路調(diào)控間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）的遷移與成骨分化。近期研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外囊泡（EVs）可能是這些作用的關(guān)鍵介質(zhì)。盡管M2巨噬細(xì)胞來源的EVs（M2EVs）已被證實可促進(jìn)骨再生，但生物材料刺激產(chǎn)生的M2-EVs調(diào)控骨再生的具體機(jī)制尚不明確。

本研究探討了鋰摻雜硅酸鈣（LiCS）支架對巨噬細(xì)胞及相關(guān)炎癥因子譜系的免疫調(diào)節(jié)作用。值得注意的是，在LiCS刺激的巨噬細(xì)胞及其分泌的EVs中，miR-145-5p均顯著上調(diào)，提示其可能發(fā)揮調(diào)控功能。對這些富含miR-145-5p的EVs表征顯示：相較于M1巨噬細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，它們能增強(qiáng)抗炎反應(yīng)、刺激血管生成并上調(diào)成骨標(biāo)志物。這些發(fā)現(xiàn)通過miR-145-5p闡明了LiCS刺激的M2EVs調(diào)控骨再生的分子機(jī)制，為再生醫(yī)學(xué)中免疫調(diào)節(jié)生物材料的開發(fā)提供了新見解。

研究中分離純化三組EV：

• M2型巨噬細(xì)胞來源EVs (M2EV)

• 經(jīng)硅酸鈣處理的M2型巨噬細(xì)胞來源EVs (CSM2EV) 

• 經(jīng)鋰摻雜硅酸鈣處理的M2型巨噬細(xì)胞來源EVs (LiCSM2EV)

三組EVs粒徑都在100nm左右，濃度范圍在0-9x10⁶ particles/mL。

為驗證所獲細(xì)胞外囊泡的特性，本研究基于CD206、CD280（M2表型相關(guān)）、CD73、CD146、CD14和CD105在血管生成與成骨過程中的明確作用，對這些表面標(biāo)志物的表達(dá)進(jìn)行了系統(tǒng)評估。CD73和CD146已被證實具有顯著促血管生成作用；CD14陽性細(xì)胞表現(xiàn)出骨誘導(dǎo)潛能；而CD105在再生內(nèi)皮細(xì)胞中高表達(dá)，通過調(diào)節(jié)TGF-β信號通路參與組織修復(fù)與血管生成過程。本研究使用CytoFLEX nano納米流式分析儀對三組EV的上述標(biāo)志物進(jìn)行檢測。如下圖所示，在CD206/CD280、CD73/CD146及CD14/CD105標(biāo)記對表達(dá)中，LiCSM2EV在所有標(biāo)記組中均呈現(xiàn)最高的雙陽性率，表明經(jīng)鋰摻雜硅酸鈣（LiCS）刺激后，巨噬細(xì)胞分泌的LiCSM2EV展現(xiàn)出增強(qiáng)的功能特性，尤其在血管生成與骨誘導(dǎo)方面表現(xiàn)突出。

本研究后續(xù)進(jìn)一步研究了EVs表達(dá)的免疫抑制因子并發(fā)現(xiàn)鋰離子顯著提升了巨噬細(xì)胞及其分泌囊泡中miR-145-5p的表達(dá)水平。這些富含miR-145-5p的細(xì)胞外囊泡能有效減輕炎癥反應(yīng)、促進(jìn)血管生成并上調(diào)成骨標(biāo)志物表達(dá)。在兔股骨缺損模型中，鋰摻雜硅酸鈣（LiCS）材料展現(xiàn)出卓越的骨組織再生能力，表現(xiàn)為更高的骨體積分?jǐn)?shù)和骨小梁厚度、改善的組織整合度以及增強(qiáng)的礦化水平。

本研究闡明了鋰離子通過調(diào)控巨噬細(xì)胞源囊泡中的miR-145-5p來調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答、血管生成與骨形成的分子機(jī)制，不僅深化了對鋰介導(dǎo)骨組織再生機(jī)制的理解，也為免疫調(diào)節(jié)生物材料的設(shè)計提供了新思路，同時為細(xì)胞外囊泡在組織工程中的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。