前沿解读 | CytoFLEX nano纳米流式助力揭秘“骨免疫”新机制

2025年8月25日来自中国医药大学生物医学工程系谢明佑Ming-You Shie团队在《Journal of Nanobiotechnology》期刊（IF 12.75）上发表了一项最新的研究，为我们揭示了锂掺杂硅酸钙（LiCS）支架通过调控巨噬细胞来源的富含miR-145-5p的细胞外囊泡（EVs）促进骨再生的全新机制。而在这项前沿研究中，CytoFLEX nano纳米流式分析仪凭借其卓越的细胞外囊泡的检测能力，为研究成果的可靠性提供了关键数据支撑。

骨愈合是一个复杂的多步骤生理过程，该过程依赖于多种细胞类型、信号通路和分子机制的协调相互作用。近期研究强调了巨噬细胞表型可塑性在骨修复早期阶段的关键调控作用。作为具有适应性的免疫细胞，巨噬细胞能够响应微环境信号，极化为促炎性M1表型或抗炎性M2表型。

因此，从M1向M2型巨噬细胞表型的转换构成了骨愈合过程中的关键免疫学转变，也成为设计新一代生物材料的重要治疗靶点。目前，指导巨噬细胞极化的免疫调节策略已成为增强骨再生的有效手段。

硅酸钙因其相较于传统材料更具优越的骨诱导潜能，已在骨科应用领域引起广泛关注。近年来研究发现，锂（Li）掺杂生物陶瓷可促进骨形成和调节骨免疫，可通过激活Wnt/GSK-3β/β-catenin信号通路调控间充质干细胞（MSC）的迁移与成骨分化。近期研究发现细胞外囊泡（EVs）可能是这些作用的关键介质。尽管M2巨噬细胞来源的EVs（M2EVs）已被证实可促进骨再生，但生物材料刺激产生的M2-EVs调控骨再生的具体机制尚不明确。

本研究探讨了锂掺杂硅酸钙（LiCS）支架对巨噬细胞及相关炎症因子谱系的免疫调节作用。值得注意的是，在LiCS刺激的巨噬细胞及其分泌的EVs中，miR-145-5p均显著上调，提示其可能发挥调控功能。对这些富含miR-145-5p的EVs表征显示：相较于M1巨噬细胞、间充质干细胞和内皮细胞，它们能增强抗炎反应、刺激血管生成并上调成骨标志物。这些发现通过miR-145-5p阐明了LiCS刺激的M2EVs调控骨再生的分子机制，为再生医学中免疫调节生物材料的开发提供了新见解。

研究中分离纯化三组EV：

• M2型巨噬细胞来源EVs (M2EV)

• 经硅酸钙处理的M2型巨噬细胞来源EVs (CSM2EV) 

• 经锂掺杂硅酸钙处理的M2型巨噬细胞来源EVs (LiCSM2EV)

三组EVs粒径都在100nm左右，浓度范围在0-9x10⁶ particles/mL。

为验证所获细胞外囊泡的特性，本研究基于CD206、CD280（M2表型相关）、CD73、CD146、CD14和CD105在血管生成与成骨过程中的明确作用，对这些表面标志物的表达进行了系统评估。CD73和CD146已被证实具有显著促血管生成作用；CD14阳性细胞表现出骨诱导潜能；而CD105在再生内皮细胞中高表达，通过调节TGF-β信号通路参与组织修复与血管生成过程。本研究使用CytoFLEX nano纳米流式分析仪对三组EV的上述标志物进行检测。如下图所示，在CD206/CD280、CD73/CD146及CD14/CD105标记对表达中，LiCSM2EV在所有标记组中均呈现最高的双阳性率，表明经锂掺杂硅酸钙（LiCS）刺激后，巨噬细胞分泌的LiCSM2EV展现出增强的功能特性，尤其在血管生成与骨诱导方面表现突出。

本研究后续进一步研究了EVs表达的免疫抑制因子并发现锂离子显著提升了巨噬细胞及其分泌囊泡中miR-145-5p的表达水平。这些富含miR-145-5p的细胞外囊泡能有效减轻炎症反应、促进血管生成并上调成骨标志物表达。在兔股骨缺损模型中，锂掺杂硅酸钙（LiCS）材料展现出卓越的骨组织再生能力，表现为更高的骨体积分数和骨小梁厚度、改善的组织整合度以及增强的矿化水平。

本研究阐明了锂离子通过调控巨噬细胞源囊泡中的miR-145-5p来调节免疫应答、血管生成与骨形成的分子机制，不仅深化了对锂介导骨组织再生机制的理解，也为免疫调节生物材料的设计提供了新思路，同时为细胞外囊泡在组织工程中的应用奠定了理论基础。