前沿解讀 | CytoFLEX nano納米流式助力揭秘“骨免疫”新機制

2025年8月25日來自中國醫藥大學生物醫學工程系謝明佑Ming-You Shie團隊在《Journal of Nanobiotechnology》期刊（IF 12.75）上發表了一項最新的研究，為我們揭示了鋰摻雜硅酸鈣（LiCS）支架通過調控巨噬細胞來源的富含miR-145-5p的細胞外囊泡（EVs）促進骨再生的全新機制。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胞外囊泡的檢測能力，為研究成果的可靠性提供了關鍵數據支撐。

骨愈合是一個復雜的多步驟生理過程，該過程依賴于多種細胞類型、信號通路和分子機制的協調相互作用。近期研究強調了巨噬細胞表型可塑性在骨修復早期階段的關鍵調控作用。作為具有適應性的免疫細胞，巨噬細胞能夠響應微環境信號，極化為促炎性M1表型或抗炎性M2表型。

因此，從M1向M2型巨噬細胞表型的轉換構成了骨愈合過程中的關鍵免疫學轉變，也成為設計新一代生物材料的重要治療靶點。目前，指導巨噬細胞極化的免疫調節策略已成為增強骨再生的有效手段。

硅酸鈣因其相較于傳統材料更具優越的骨誘導潛能，已在骨科應用領域引起廣泛關注。近年來研究發現，鋰（Li）摻雜生物陶瓷可促進骨形成和調節骨免疫，可通過激活Wnt/GSK-3β/β-catenin信號通路調控間充質干細胞（MSC）的遷移與成骨分化。近期研究發現細胞外囊泡（EVs）可能是這些作用的關鍵介質。盡管M2巨噬細胞來源的EVs（M2EVs）已被證實可促進骨再生，但生物材料刺激產生的M2-EVs調控骨再生的具體機制尚不明確。

本研究探討了鋰摻雜硅酸鈣（LiCS）支架對巨噬細胞及相關炎癥因子譜系的免疫調節作用。值得注意的是，在LiCS刺激的巨噬細胞及其分泌的EVs中，miR-145-5p均顯著上調，提示其可能發揮調控功能。對這些富含miR-145-5p的EVs表征顯示：相較于M1巨噬細胞、間充質干細胞和內皮細胞，它們能增強抗炎反應、刺激血管生成并上調成骨標志物。這些發現通過miR-145-5p闡明了LiCS刺激的M2EVs調控骨再生的分子機制，為再生醫學中免疫調節生物材料的開發提供了新見解。

研究中分離純化三組EV：

• M2型巨噬細胞來源EVs (M2EV)

• 經硅酸鈣處理的M2型巨噬細胞來源EVs (CSM2EV) 

• 經鋰摻雜硅酸鈣處理的M2型巨噬細胞來源EVs (LiCSM2EV)

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

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

本研究后續進一步研究了EVs表達的免疫抑制因子并發現鋰離子顯著提升了巨噬細胞及其分泌囊泡中miR-145-5p的表達水平。這些富含miR-145-5p的細胞外囊泡能有效減輕炎癥反應、促進血管生成并上調成骨標志物表達。在兔股骨缺損模型中，鋰摻雜硅酸鈣（LiCS）材料展現出卓越的骨組織再生能力，表現為更高的骨體積分數和骨小梁厚度、改善的組織整合度以及增強的礦化水平。

本研究闡明了鋰離子通過調控巨噬細胞源囊泡中的miR-145-5p來調節免疫應答、血管生成與骨形成的分子機制，不僅深化了對鋰介導骨組織再生機制的理解，也為免疫調節生物材料的設計提供了新思路，同時為細胞外囊泡在組織工程中的應用奠定了理論基礎。