近日，同济大学李宇飞主任医师、江华教授与海军军医大学仵敏娟教授等研究团队开发了一种工程化的脂肪干细胞类囊泡，通过对雄激素性脱发（AGA）中受损真皮乳头细胞（DPCs）的自噬通路的激活，促进DPCs对二氢睾酮（DHT）和巨噬细胞损伤的抵抗，实现了AGA的毛发再生，为干细胞衍生疗法治疗AGA提供了新的方法。这项成果于今年3月1日发表在《Bioactive Materials》杂志上。

研究背景

雄激素性脱发（AGA）是一种高发的非瘢痕性脱发，男女均可患病，男性发病率高达80%，女性发病率为50%。尽管发病率很高，但 AGA 仍然缺乏有效的治疗方法。目前，AGA 最常用的治疗方法包括药物和手术干预。然而，这两种干预方法在临床上的广泛应用经常受到一些不良反应的限制。因此，迫切需要开发有效且无风险的 AGA 治疗方法，以弥补现有疗法的不足。

干细胞衍生的外泌体具有运输各种生物成分（包括蛋白质、脂质和非编码 RNA）的能力，可通过膜融合或内吞作用调节靶细胞的生物活性，因此被广泛用于组织修复。然而，与外泌体分离相关的高昂费用和微乎其微的产量是外泌体疗法必须立即克服的重大障碍。细胞衍生纳米颗粒（CNVs）是通过供体细胞的机械挤压过程获得的。这些CNVs表现出与外泌体相似的生物仿生特性，使其成为克服与外泌体疗法相关的技术难题的一种有前途的解决方案。此外，与外泌体相比，CNV的生产成本大大降低，仅为外泌体的10%。不过，就数量而言，CNV有可能产生比外泌体多达100倍的物质。有鉴于此，研究者引入并研究了脂肪干细胞纳米颗粒（ADSC-NVs）在提高AGA毛发再生疗效方面的潜力。

事实上，实现有效损伤修复的重要基础是CNVs作为药物、基因和蛋白质传递载体的卓越能力。在这方面，新兴研究表明工程方法已被用于改造CNV，实现疾病的精确治疗。因此，工程化CNVs同样可能成为实现AGA头发高效再生的新型治疗方法。

在这项研究中，研究者首先发现JAM-A蛋白在ADSC-NVs介导的AGA毛发再生中起着关键作用，ADSC-NVs转移的JAM-A蛋白能促进真皮乳头细胞（DPCs）的自噬，从而增强DPCs对二氢睾酮（DHT）和炎症损伤的抵抗力。随后，生物启发工程ADSC-NVs与过表达的JAM-A（JAM-A^OE@NV）结合到poloxamer 407水凝胶溶液（JAM-A^OE@NV凝胶）中，制备了一种热敏性缓释平台，实现了高产修复性JAM-A蛋白的高效递送。本研究提出了一种无细胞治疗AGA的新方法，重点研究了 ADSC-NVs输送的JAM-A诱导DPCs自噬以促进 AGA 头发再生的新机制。这些研究结果还强调，JAM-AOE@NV凝胶可实现持续释放，输送更多的JAM-A蛋白，为AGA的毛发再生提供了一种先进的策略（图1）。

图1:实验设计图片摘要

研究材料

OriCell^®成人脂肪间充质干细胞完全培养基、CCK-8细胞活性试剂盒、活死细胞染色试剂盒、、C57小鼠等。

技术路线

1. 通过机械挤压制备CNVs，并对其表面蛋白、粒径大小、电镜形态等进行表征。

2.构建AGA小鼠动物模型，探讨CNVs对AGA小鼠模型毛发再生的影响。

3. 利用CCK-8试剂盒、划痕实验、凋亡试剂盒检测CNVs对DPCs生物学功能的影响。

4.生物信息学分析和WB实验探讨ADSC-NVs促进AGA毛发再生的潜在机制。

5.构建工程化ADSC-NVs体内体外验证对AGA毛发再生的影响。

研究结果

一、CNV的构建和特征描述及ADSC-NVs对AGA小鼠模型毛发再生的影响

研究团队首先利用机械挤压的方法对赛业OriCell^®成人脂肪间充质干细胞完全培养基培养的脂肪间充质干细胞进行CNVs的提取，形成的ADSC-NVs能够有效促进AGA小鼠的毛发再生（图2）。

图2: CNVs的特性和CNVs对AGA小鼠模型毛发再生的影响。

二、CNVs对DHT和巨噬细胞损伤的DPCs的保护作用及其潜在机制

研究者发现ADSC-NVs通过促进促进DPCs的增殖和迁移能力，减少细胞衰老和凋亡，有效的逆转DPCs损伤。其中，自噬和Wnt通路的激活是ADSC-NVs介导AGA毛发再生的重要机制（图3）。

图3: CNVs对DHT和巨噬细胞损伤的DPCs的保护作用及其潜在机制。

三、JAM-A蛋白在ADSC-NVs介导的AGA毛发再生中起核心作用。

研究者发现JAM-A是维持AGA毛发再生的重要蛋白，而ADSC-NVs可传递JAM-A蛋白有效减轻DPCs的损伤。同时，自噬和Wnt通路的激活是修复的重要机制（图4）。

图4: JAM-A蛋白在ADSC-NVs介导的AGA毛发再生中起核心作用。

四、富含JAM-A@NV的热敏水凝胶（JAM-A@NV 凝胶）的表征。

研究者通过机械挤压的方式制备了工程化ADSC-NVs，并将JAM-A@NV 负载于温敏水凝胶，实现JAM-A@NV的持续释放，并对其热敏特性、三维结构等特性进行表征，证实了JAM-A@NV Gel是安全可靠的治疗手段（图5）。

图5: 富含JAM-A@NV的热敏水凝胶（JAM-A@NV 凝胶）的表征。

五、JAM-AOE@NV 凝胶对 AGA 小鼠模型的保护作用。

研究者将不同的JAM-A@NV 凝胶用于AGA 小鼠模型，并发现JAM-A^OE@NV 凝胶具有尤为显著的毛发再生效果（图6）。

图6:JAM-A^OE@NV 凝胶对 AGA 小鼠模型的保护作用。

六、JAM-AOE@NV 对受 DHT 和巨噬细胞损伤的 JAM-A 下调的 DPC 细胞系的保护作用

研究者将不同的JAM-A@NV用于JAM-A下调的DPC细胞系，并发现JAM-A^OE@NV能够有效挽救JAM-A下调的 DPC 细胞系JAM-A蛋白的表达，挽救其生物学功能，显著促进Wnt通路和自噬通路，实现AGA的毛发再生。

图7: JAM-A^OE@NV对受DHT和巨噬细胞损伤的JAM-A下调的DPC细胞系的保护作用。

结论

总之，研究者提出了工程化 ADSC-NVs 促进 AGA 毛发再生的新理论，并探讨了其潜在的作用机制。AGA患者毛囊中的DPC受到DHT和炎症的破坏，导致毛囊进入生发期受阻。ADSC-NVs转移的JAM-A蛋白可促进DPCs的自噬和Wnt/β-catenin通路，以应对DHT和巨噬细胞引起的损伤。随后，我们开创性地将过表达 JAM-A 的工程 ADSC-NVs 引入热敏水凝胶中，以高效输送高产修复性 JAM-A 蛋白，从而增强 AGA 患者的毛发再生能力。总之，这项研究不仅为治疗 AGA 的无细胞再生疗法提供了新的视角，而且这种创新方法在临床应用和转化方面也具有巨大潜力。

原文检索

[1]Jiachao Xiong; Zhixiao Liu; Lingling Jia; Yulin Sun; Rong Guo; Tingting Xi; Zihan Li; Minjuan Wu; Hua Jiang; Yufei Li ; Bioinspired engineering ADSC nanovesicles thermosensitive hydrogel enhance autophagy of dermal papilla cells for androgenetic alopecia treatment, Bioactive Materials, 2024, 36(2024): 112-125 doi: https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2024.02.023