間充質干細胞源EVs在ECM中擴散和運輸過程

    近日，來自美國伊利諾伊大學芝加哥分校的研究人員使用藻酸鹽水凝膠模型揭示間充質干細胞（mesenchymal stem cell，MSC）源EVs在ECM中擴散和運輸過程

細胞釋放包括外泌體在內的細胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）進行長距離通訊，需要其穿越細胞外基質（extracellular cellular matrix，ECM）。但是，EVs的尺寸通常大于ECM的網格尺寸，因此人們尚不清楚EVs如何穿過密集的ECM。

       間充質干細胞源EVs可以充當低免疫原性的藥物載體，且通常存在于間隙基質區域中。海藻酸鹽是不可降解水凝膠的簡單且廣泛應用的模型，能夠模擬脫細胞ECM的機械性能。在藻酸鹽凝膠的初步篩選中，研究人員觀察到孵育24小時內釋放了小的葡聚糖分子，較大的聚苯乙烯珠被困在水凝膠基質中。相比之下，盡管具有相似的粒徑，EVs仍能夠逃脫應力松弛水凝膠，優于人工聚苯乙烯珠。相同大小磷脂載體的釋放程度不比EVs高，表明這種作用是EVs特異性的，并依賴于基質的機械性能，提示僅脂質膜不足以增強EVs轉運，表面蛋白也可能參與該過程。

       為了理解水凝膠中EVs釋放的機械敏感性，研究人員采用帶反褶積的高速三維顯微鏡對不同條件下隨時間變化的EVs傳輸進行可視化和量化。結果顯示，剛性應力松弛矩陣中的EVs比軟應力松弛矩陣中的EVs更快地逃離水凝膠網絡。此外，堅硬的彈性模量可防止EVs逃離水凝膠籠，表明基質應力松弛是EVs從受限基質中逸出的關鍵因素。

       該研究揭示了EVs在復雜環境中的機械性能，提示外源整合水通道對人工脂質體行為的影響，為我們理解EVs通信過程和在生物基質中的生理作用提供了重要信息，可能有助于調節它們的組織分布和遞送效率。