近日，中国科学院深圳先进技术研究院阮长顺研究员团队在骨关节炎（OA）治疗领域取得重要突破。相关研究成果以“Harnessing bi-exosome combination alleviates osteoarthritis progression”为题发表于国际高水平期刊《Bioactive Materials》（IF：20.3，中科院一区TOP期刊）。

研究目的、背景
骨关节炎（OA）是一种以关节疼痛、活动受限以及软骨退化为主要特征的慢性退行性疾病。随着人口老龄化加剧，OA患者数量持续增加，但由于其病理机制涉及慢性炎症、软骨基质降解以及细胞代谢失衡等多种因素，传统单一靶点治疗方式难以获得理想效果。论文指出，目前OA治疗策略往往针对单一病理环节，难以实现综合性软骨保护，因此亟需开发多靶点干预策略。

近年来，外泌体（Exosome）因具有细胞间通讯调控能力，同时避免直接细胞移植带来的免疫原性和潜在致瘤风险，成为组织修复和疾病治疗的重要研究方向。研究发现，来源不同细胞的外泌体具有不同的功能特点：骨髓间充质干细胞来源外泌体（B-Exo）富含参与炎症调控相关miRNA，具有较强的免疫调节和抗炎能力；而软骨祖细胞来源外泌体（C-Exo）富含参与软骨代谢和再生相关miRNA，更有利于促进软骨细胞功能恢复。

因此，本研究提出“双外泌体联合治疗策略”（Bi-exosome combination），将B-Exo的抗炎功能与C-Exo的软骨再生功能相结合，通过协同调控巨噬细胞极化和软骨细胞表型，实现骨关节炎治疗效果提升。

研究方法
为探究双外泌体联合治疗策略（BC-Exo）改善骨关节炎的作用机制，研究团队采用 Western blot 技术对不同处理组中关键蛋白表达水平进行检测，并使用广州博鹭腾生物科技有限公司 GelView 6000 智能图像工作站完成蛋白化学发光信号采集及定量分析。

本研究中，该系统主要用于检测双外泌体调控骨关节炎过程中的关键分子，包括：

• 软骨细胞功能相关蛋白：SOX-9等，用于评价外泌体对软骨形成能力的影响。
• 细胞凋亡相关蛋白：BCL-2等，用于分析外泌体对炎症诱导细胞损伤的保护作用。
• 巨噬细胞极化相关蛋白：iNOS、CD86、ARG-1、CD206等，用于评价外泌体对炎症微环境的调控作用。
• miRNA靶向调控相关蛋白：NOTCH-3、NRP-1、BRCA-1、PLK-1等，用于解析双外泌体发挥治疗作用的分子机制。
• 通过高灵敏度化学发光成像与定量分析，为双外泌体促进软骨修复、调节炎症反应及抑制细胞凋亡提供蛋白表达层面的实验依据。

研究结果
研究团队利用 Western blot 检测结果分析双外泌体联合处理对骨关节炎相关蛋白表达及分子机制的影响。
 

图3. 体外实验中外泌体（Exo）对软骨细胞（CCs）的保护作用及对骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）极化的调控作用。
图3C显示，IL-1β刺激导致软骨细胞软骨形成关键蛋白SOX-9表达降低，而B-Exo、C-Exo及BC-Exo处理后SOX-9表达均得到恢复，其中BC-Exo组提升效果更明显，表明双外泌体能够促进软骨细胞功能恢复。
图3D显示，IL-1β诱导后抗凋亡蛋白BCL-2表达下降，而BC-Exo处理可显著提高BCL-2表达水平，提示双外泌体能够增强软骨细胞抗凋亡能力，减轻炎症诱导的细胞损伤。
图3E显示，在LPS+IFN-γ诱导的炎症型巨噬细胞模型中，B-Exo、C-Exo和BC-Exo均可降低M1型标志蛋白iNOS、CD86表达，同时促进M2型标志蛋白ARG-1、CD206表达，说明外泌体能够抑制促炎型巨噬细胞极化，并促进抗炎修复型巨噬细胞形成。
 

图6. BC-Exo发挥生物学效应调控机制的探索

进一步机制研究中，研究人员通过Western blot验证双外泌体来源miRNA介导的蛋白调控作用。

结果显示：miR-7a-5p可降低NOTCH-3蛋白表达，参与炎症反应调控；miR-708-5p可调节NRP-1蛋白表达，促进软骨基质代谢平衡；miR-431可通过调控BRCA-1/PLK-1通路影响BCL-2/BAX凋亡相关蛋白表达。

综上，双外泌体通过协同调节炎症反应、软骨修复及细胞存活等多重机制，为延缓骨关节炎进展提供了重要分子依据。

论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2025.11.050