大家好，今天给大家分享一篇发表在《Advanced Healthcare Materials》上的文章“Dual-Barb Microneedle with JAK/STAT Inhibitor-Loaded Nanovesicles Encapsulation for Tendinopathy”，文章的通讯作者是南通大学的王友华教授、徐华教授以及东南大学的芮云峰教授。![]()
1．简介
肌腱病是一种进行性肌腱疾病，其特征是炎症和细胞外基质紊乱，导致疼痛、肿胀，并增加对肌腱撕裂和断裂的易感性。肌腱干/祖细胞（TSPC）已成为恢复损伤肌腱天然特性的理想靶点。尽管基于TSPC的治疗取得了进展，但大多数研究都集中在调节微环境因素上，这些因素并不能全面解决肌腱病的复杂性。并且由于肌腱中含有致密、对齐的胶原纤维，因此有效的药物输送仍然是肌腱病治疗中的一个重大挑战。
间充质干细胞（MSCs）分泌的外泌体可以抑制组织炎症和胶原降解，同时改善损伤肌腱的力学性能。然而，外泌体的临床应用受到数量有限的阻碍。外泌体样纳米囊泡（NVs）已成为一种有前途的替代品，具有更高的产量和更多的RNA和蛋白质数量。Janus激酶/信号转导和转录激活因子（JAK/STAT）信号通路对细胞通讯至关重要，与各种干细胞功能有关。之前的研究表明，JAK/STAT在调节TSPC与年龄相关的功能障碍方面起着关键作用，表明它是肌腱病的理想药物靶点。微针（MN）绕过皮肤屏障，实现高效的透皮给药，同时将疼痛和侵入降至最低。
2. 结果与讨论
【MN-WP1066-NVs示意图及作用机制】
作者提出了一种新型 MN 贴剂，与JAK/STAT抑制剂WP1066负载的TSPCs衍生的NVs相结合，用于治疗肌腱病（MN-WP1066-NVs）。结果表明，WP1066负载的NVs通过抑制JAK/STAT通路活性来恢复TSPCs的自我更新、迁移和分化。此外，MN-WP1066-NVs在体内缓解肌腱病变并促进肌腱康复，为肌腱病提供一种有前途的治疗策略（图1）。![]()
图1. MN-WP1066-NVs治疗肌腱病的示意图。
【MN-WP1066-NVs的制备与表征】
如图2A所示，TSPCs衍生的NVs是通过通过减小的孔径聚碳酸酯膜连续挤出产生的。Western blotting显示NVs表达MSCs相关标记物（CD73），而不是EVs相关标记物（CD81、TSG101和CD9）（图2B）。TEM显示NVs的球形，尺寸分布为123.2±69.1nm，与典型的外泌体相当（图2C,E）。将JAK / STAT信号通路抑制剂WP1066掺入NVs中，WP1066-NVs的形态与常规NVs相似，表明载药NVs的高稳定性（图2D）。免疫荧光染色显示TSPCs有效摄取NVs，NVs主要在细胞质中积累（图2F）。WP1066浓度随着时间的推移逐渐下降，遵循一级动力学，半衰期约为48小时（图2G）。WP1066在NVs中的包封率和负载效率分别为76.5%和7.6%。WP1066从WP1066-NVs的释放曲线显示最初快速释放，然后逐渐减少（图2H）。![]()
图2. WP1066-NVs的制备和表征。A)TSPCs-NVs制备工艺示意图。B)TSPCs和NVs中CD73、CD81、TSG101和CD9蛋白水平的蛋白质印迹。C)NVs的TEM照片。D)WP1066-NVs的TEM图像。E)NVs的代表性大小分布。F)细胞摄取测定。G)LC-MS/MS分析WP1066在自然条件下的稳定性。H)WP1066-NVs在不同时间点的释放曲线的LC-MS/MS分析。
【肌腱病中TSPCs功能改变】
如图3A,H所示，5-乙炔基-2′-脱氧尿苷（EdU）染色进一步揭示了肌腱病性TSPC中增殖潜力减弱，部分解释了肌腱再生能力受损。观察到肌腱病组中TSPCs的自我更新能力减弱，如菌落数量和菌落形成单位（CFU）效率降低所证明的那样（图3B,I）。transwell测定表明肌腱病性TSPC的细胞迁移性受到抑制（图3C,J）。免疫荧光染色显示肌腱病组的Nanog-（图3D,K）和SOX2-（图3F,L）阳性细胞数量减少，表明TSPCs在肌腱病中的干性受到抑制。实时RT-PCR（RT-qPCR）结果显示炎症细胞因子显着增加，包括COX2，MMP3，IL1B和IL6（图3E）。基因表达分析显示，肌腱病性TSPC中肌腱相关标志物TNMD、SCX、NESTIN和COL1A1下调（图3G）。![]()
图3.TSPCs在肌腱病中的功能改变。A)EdU掺入TSPC的代表性图像。B)CFU 测定，第14 天的结晶紫染色菌落。C)对照和肌腱病TSPCs中的Transwell测定。D)对照组和肌腱病性TSPC中 Nanog 的免疫荧光染色。E)通过RT-qPCR检测TSPCs中COX-2、MMP3、IL1B和IL6的相对mRNA水平。F)对照组和肌腱病性TSPC中SOX2的免疫荧光染色。G)TNMD的RT-qPCR， SCX、NESTIN 和COL1A1在对照和肌腱病性TSPC中。H)EdU /总细胞的相应定量分析。I)TSPCs的CFU效率。J) TSPCs的迁移定量。K,L)TSPCs中Naog和SOX2染色的定量分析。
【MN-WP1066-NVs有效促进肌腱病肌腱愈合】
如图4A所示，检查了MN-WP1066-NVs对注射I型胶原酶后体内肌腱病性肌腱愈合的治疗作用。将大鼠分为对照组、WP1066-NVs组、MN组、MN-NVs组和MN-WP1066-NVs组5组。粗略观察显示MN组存在显着的炎症和组织增生。相比之下，用WP1066-NVs，MN-NVs或MN-WP1066-NVs治疗可减轻炎症和增生，其中MN-WP1066-NVs显示出最显着的抗炎作用（图4B）。H&E染色进一步证实MN-WP1066-NVs组肌腱组织学结构恢复较好，表现为胶原结构有序排列，炎症细胞浸润减弱，细胞密度降低，肌腱或膜炎性增生较薄（图4C）。Masson的三色染色显示，MN-WP1066-NVs处理可减少胶原纤维水肿并增加细胞外基质沉积（图4D）。MN-WP1066-NVs组显示出更平行和紧密排列的胶原纤维，表明更好的结构组织和潜在的更强的肌腱（图4E）。![]()
图4. MN-WP1066-NVs可改善肌腱病变的肌腱病变。A)MN-WP1066-NVs体内肌腱病实验程序示意图。B)不同组跟腱的照片。C)五组肌腱和膜的H&E染色。D)Masson三色染色用于五组肌腱。E)五组胶原纤维的SEM图像。
3. 总结与展望
总之， 作者阐明了JAK/STAT信号通路的异常激活是肌腱病中TSPCS功能障碍的关键因素。我们的新型双倒钩MN贴剂装载了封装在 TSPCs衍生的NV中的JAK/STAT抑制剂WP1066，通过多种机制促进肌腱病愈合：a）NVs的载药特性促进了可持续和稳定的WP1066释放；b） WP1066-NVs的延长和透皮给药是通过利用具有特殊双倒钩形态的MN实现的；c）WP1066-NVs通过抑制JAK/STAT信号通路增强了TSPCs的自我更新、迁移和干性。通过全面的体外和体内研究，结果证明这种多功能MN贴剂可有效将WP1066-NVs递送至损伤部位，减少炎症，抑制细胞外基质降解，并恢复肌腱病肌腱的正常组织学结构。研究结果表明，所提出的复合膜性膜性膜炎贴片在肌腱病治疗中的临床应用具有巨大的潜力。【文章链接】
https://doi.org/10.1002/adhm.202401512
【DOI号】
10.1002/adhm.202401512
IF = 10.0
