成果介绍

近日，南京工业大学食品与轻工学院院长江凌教授在Nature子刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》（STTT，最新影响因子81.1）上发表了题为"Deinococcus wulumuqiensis-derived nanovesicles promote integrated tissue regeneration"的Letter实验性研究论文。南京工业大学药学院刘明慧为第一作者，南京工业大学食品与轻工学院江凌教授和南京师范大学黄和院士为共同通讯作者。

研究介绍

伤口愈合是一个复杂的多阶段生理过程，涉及氧化应激调控、炎症消退、血管新生及肉芽组织形成等关键环节。已有研究表明，益生菌来源的微囊泡（microvesicles，MVs）携带多种生物活性组分，可参与细胞间通讯、调节组织修复相关的生理过程，因而受到广泛关注。然而，伤口局部微环境中持续高水平的活性氧（reactive oxygen species，ROS）会使来源于普通益生菌的MVs迅速失活，大幅限制其治疗效果。

针对上述问题，研究团队以对辐射和氧化应激具有极强耐受能力的新型极端微生物——乌鲁木齐耐辐射奇球菌R12（Deinococcus wulumuqiensis R12）菌株为研究对象，分离制备了该极端菌衍生的天然纳米囊泡（R12-MVs），所得R12-MVs呈典型杯状形态，中位粒径约为162.5 nm。

研究系统评估了R12-MVs在促进组织再生方面的多重功能：

ROS清除能力：以H₂DCFDA和DHE荧光探针分别标记细胞内总ROS及胞质超氧阴离子水平，结果显示，R12-MVs（100 μg/mL）可显著降低H₂O₂处理后人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中的荧光强度，表明其ROS清除效果与维生素C（300 μM）相当。

M2型巨噬细胞极化诱导：体外极化实验表明，经R12-MVs处理的RAW264.7细胞呈现明显的CD206阳性染色，与IL-4（40ng/mL）诱导的M2极化效果相当。进一步机制研究揭示，R12-MVs可显著抑制巨噬细胞中ERK、JNK和p38的磷酸化，提示R12-MVs可能通过ROS清除介导的MAPK通路抑制来促进M2极化。

血管新生促进：管腔形成实验结果显示，R12-MVs处理后的HUVECs表现出更丰富的分支连接、管状结构及网格形成，提示其具有明确的促血管生成活性。

体内伤口愈合验证：在小鼠全层皮肤缺损模型中，与PBS对照组相比，R12-MVs处理组的表皮厚度显著增加，伤口部位CD206阳性M2巨噬细胞浸润更为明显，转录组分析进一步揭示了R12-MVs处理对伤口组织基因表达谱的系统性影响。

图1.  R12-MVs的表征及其在促进伤口愈合中的作用

研究意义

本研究从极端微生物中开发了一种多功能纳米材料，证明其可通过增强ROS清除、促进M2极化及刺激新生血管形成，实现“多效合一”的组织再生策略，并初步提出了利用极端微生物资源应对再生医学领域挑战的“极端菌纳米医学”概念框架。文章同时指出研究存在的不足，包括：R12-MVs中负责M2极化的具体活性组分尚待鉴定，其ROS清除动力学、在靶细胞中的摄取机制、免疫原性及安全性评价等方面仍有待深入研究，与现有伤口愈合制剂的对比研究也将进一步明确其应用潜力。