工程化纳米囊泡增强了神经发生（neurogenesis）与血管生成（angiogenesis）之间的相互作用，从而促进了再生性微环境的构建

《Nano Today》：Engineered nanovesicles amplify the crosstalk between neurogenesis and angiogenesis for pro-regenerative niche construction

　　神经发生与血管生成在创伤性脑损伤修复中的协同作用及其外泌体递送策略研究。通过BDNF预处理神经干细胞获得外泌体（BNE），证实其能促进体外神经干细胞的迁移、分化和成熟，同时刺激血管内皮细胞迁移和血管生成。动物实验显示BNE-水凝胶复合体系可减轻神经炎症、招募内源性神经干细胞至损伤区并协同促进神经血管对话，实现脑组织再生和神经功能恢复。

　　这项研究聚焦于如何利用源自神经干细胞（NSCs）的纳米囊泡，通过特定的生物分子预处理，为中枢神经系统（CNS）损伤的修复提供新的策略。研究团队在神经组织再生领域中，探索了神经发生与血管生成之间的复杂相互作用，并发现这些过程在治疗策略中存在尚未被充分理解的关联性。通过将脑源性神经营养因子（BDNF）作为预处理因子，研究人员成功地制备出具有增强生物功能的纳米囊泡，这些囊泡不仅保留了NSCs的原始特性，还通过调控微小RNA（miRNA）表达，增强了对神经发生、血管生成以及炎症调控的积极作用。

在实验设计中，研究人员首先从胎儿大鼠的皮层中分离出NSCs，并对其进行BDNF处理。通过显微镜观察，发现BDNF处理并未显著影响NSCs的干细胞特性，这表明其在保持细胞原始功能的同时，能够有效激活特定的生物信号通路。随后，研究人员从处理后的NSCs培养液中提取出纳米囊泡，并通过透射电子显微镜（TEM）确认其形态特征。结果显示，BDNF预处理的纳米囊泡与未经处理的纳米囊泡在形态上相似，但其携带的miRNA谱系发生了变化，主要集中在调控神经发生、血管生成和炎症反应的通路上。

为了进一步验证这些纳米囊泡的生物学功能，研究人员在体外进行了多项实验。实验结果表明，BDNF预处理的纳米囊泡（BNE）能够显著促进NSCs的迁移能力，并增强其向神经元和少突胶质细胞的分化过程。此外，BNE还促进了人脐静脉内皮细胞（HUVEC）的迁移、侵袭和血管生成，显示出对多种细胞类型的积极影响。这种多向作用不仅有助于细胞的再生，还可能为组织修复提供更全面的支持。

研究团队还构建了一个共培养系统，以揭示神经发生与血管生成之间的双向交流机制。通过该系统，他们发现BNE能够放大这两种过程之间的相互作用，从而在细胞层面创造一个有利于组织再生的微环境。这一发现为理解神经发生与血管生成的协同作用提供了新的视角，并为开发基于这些机制的治疗策略奠定了基础。

在体内实验中，研究人员采用了一个大鼠创伤性脑损伤（TBI）模型，以评估BNE在实际应用中的效果。TBI是一种常见的神经系统损伤，其治疗一直是医学研究的重点。通过将BNE负载到仿生水凝胶中，研究人员发现该水凝胶不仅能够模拟大脑的微环境，还能够有效替代受损组织，从而为细胞的再生提供一个理想的载体。实验结果表明，BNE能够显著减轻神经炎症反应，吸引内源性神经干细胞/前体细胞（NSPCs）迁移至损伤部位，并促进其向神经元的分化和成熟。同时，BNE还能够刺激血管生成，进一步增强组织修复的效果。

通过这种水凝胶-BNE系统，研究人员发现，BNE不仅能够促进神经发生和血管生成，还能够通过神经血管之间的相互作用，创造一个正向循环的修复机制。这一机制有助于神经网络的重建和组织的恢复，从而改善TBI后的神经功能。实验结果表明，BNE能够显著提升神经网络的重构能力，促进组织修复，并提高功能恢复水平。

此外，研究还探讨了BDNF在NSCs中的作用机制。BDNF作为一种重要的神经营养因子，在CNS中发挥着关键作用，它不仅参与神经元的发育、形态和突触可塑性，还能够促进神经元的存活、轴突生长和突触形成。尽管BDNF在动物实验中表现出良好的治疗效果，但由于其在体内的半衰期较短，且难以穿透血脑屏障或血脊髓屏障，因此在临床应用中受到一定限制。通过将BDNF预处理到NSCs中，研究人员发现，这种预处理能够显著增强纳米囊泡的生物活性，从而克服BDNF直接应用的局限性。

研究团队还指出，NSCs在CNS发育中具有重要作用，它们能够分化为神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞。NSCs的移植已被证明能够促进脑损伤后的功能康复，但其在临床应用中仍面临一些挑战，如肿瘤形成的风险和免疫排斥反应。通过使用NSCs来源的纳米囊泡，研究人员发现，这种策略能够有效避免NSCs直接移植带来的问题，同时保留其生物功能。此外，纳米囊泡可以通过调控其母细胞的培养环境，被定制为具有特定生物功能的载体。

这项研究的意义在于，它为CNS损伤的治疗提供了一种新的平台。通过结合BDNF预处理的NSCs来源的纳米囊泡和仿生水凝胶，研究人员发现，这种平台能够有效促进神经发生和血管生成，并通过神经血管之间的相互作用，创造一个有利于组织修复的微环境。实验结果表明，BNE不仅能够促进神经网络的重构，还能够显著改善TBI后的神经功能，为未来的临床治疗提供了新的思路。

总的来说，这项研究通过整合纳米技术、细胞生物学和材料科学，探索了BDNF预处理的NSCs来源的纳米囊泡在CNS损伤治疗中的应用。研究结果表明，这种策略能够有效促进神经发生、血管生成和抗神经炎症，为CNS损伤的修复提供了一个有力的工具。未来，随着对这些纳米囊泡生物学功能的进一步研究，其在临床中的应用前景将更加广阔。