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Nano Research 人参皂苷Rg1激活3D培养MSCs来源的新型人工纳米囊泡及其抗心肌缺血/再灌注损伤中的活性与机制

来源 2025-08-14 12:11:21 医疗资讯

心肌缺血再灌注损伤(MI/RI)作为急性心梗治疗中亟待攻克的难题,其核心机制与氧化应激及炎症级联反应紧密相关,最终会加剧心肌细胞死亡并诱发心力衰竭。尽管间充质基质细胞(MSCs)及其衍生物凭借出色的免疫调节、抗炎和组织修复潜能成为治疗领域的热点,但在临床应用中,仍受限于体内存活率低、靶向递送效率不足以及规模化生产困难等瓶颈。

北京中医药大学李春研究员/王婧宇副研究员团队在中西医结合纳米医学领域取得重要突破,其研究成果“Artificial Cell Derived Vesicles from Ginsenoside Rg1-Primed Mesenchymal Stromal Cells Mitigate Oxidative Stress and DNA Damage in Myocardial Ischemic/Reperfusion Injury”发表于国际权威期刊Nano Research。该研究针对急性心梗治疗中关键难题—心肌缺血再灌注损伤(MI/RI),创新性地将中药活性成分人参皂苷Rg1与现代纳米生物技术相融合,成功构建出一种高效抗心肌缺血再灌注损伤的新型纳米制剂:Rg1-ACDVs (人参皂苷Rg1诱导的人工细胞衍生囊泡)。这一成果不仅为急性心肌梗死的精准治疗带来全新方案,也为中药现代化转化、赋能再生医学提供了范式性案例。 

本研究以传统中药人参(Panax ginseng)为出发点。人参自古就有“百草之王”的美誉,《本草纲目》中记载其“补气养血、强心安神”,尤其擅长调理心悸、虚脱、失眠、心痛等病症,是调养心血管系统的重要中药材。研究团队采用来自华龛生物的3D微载体和自动化生物反应器进行3D细胞动态培养,这种先进的培养方式更贴近细胞在体内的生长微环境,能更好地维持MSCs的干细胞特性和生物学功能。在此基础上,从人参中提取其代表性活性单体—Rg1,用于激活经3D培养的MSCs。研究发现,这一中药单体能够显著增强3D培养的干细胞的增殖能力、抗氧化能力和DNA修复功能,为后续纳米囊泡的构建奠定了坚实基础。在Rg1预处理3D培养的MSCs基础上,团队利用微孔连续挤压与超速离心技术,从中制备出人工细胞衍生囊泡(Rg1-ACDVs),并用于心肌缺血再灌注损伤的治疗。 

人参皂苷Rg1可以促进2D培养和3D生物反应器中MSC的增殖 

与其他MSC衍生物相比,Rg1-ACDV展现出独特特性 

Rg1-ACDVs对H2O2损伤的心肌细胞表现出优异的治疗效果

Rg1-ACDVs在MI/RI大鼠模型中显示出治疗效果 

AC16细胞的转录组学分析表明,Rg1-ACDVs处理后DNA损伤减少 

Rg1-ACDVs可在体内和体外降低心肌细胞的氧化应激 

Rg1-ACDV可减轻DNA损伤,保护心肌细胞免受MI/RI损伤

综上所述,与传统未处理且采用常规培养的细胞获得的囊泡相比,Rg1-ACDVs在多个方面实现了显著突破:(1) 更高产量:囊泡产出提升近10倍,利于规模化生产;(2) 更强功能性:富含修复DNA损伤和调节氧化应激的蛋白质与miRNA;(3) 更优生物效应:在细胞实验与动物模型中显著降低心肌损伤,提升心功能,减少梗死面积。

该研究通过组学与功能实验分析,首次系统阐明了中药活性成分增强纳米囊泡治疗效能的作用原理,进一步揭示了Rg1-ACDVs的核心机制优势:(1) 多组学赋能:Rg1促进干细胞表达多种DNA修复、细胞周期及抗氧化通路相关基因;(2) 囊泡货载升级:相比未处理囊泡,Rg1-ACDVs中线粒体蛋白、核转录调控蛋白含量显著提高;(3) 保护心肌:Rg1-ACDVs显著降低心肌细胞内活性氧(ROS),减少DNA断裂标志物γ-H2A和8-OHdG表达,达到强力抗氧化和心肌保护效果。 

这不仅揭示了中药单体能够以“细胞激活器”身份介入生物制剂功能构建,更确立了“本草—成分—细胞调控—功能递增”的中药现代工程化路径。未来,团队将进一步探索中药激活型囊泡的靶向递送方式,如心脏支架涂层或吸入式给药,为MI/RI等心血管重大疾病提供更精准、更高效的治疗选择。

这项成果充分体现了中西医结合下“以现代科技激活传统智慧”的科研理念,以经典本草为起点,通过现代技术实现治疗功能升级,为中医药参与前沿医学科技创新提供了可复制、可拓展的新路径,也彰显了中医药在再生医学时代的重要学科价值。

原文链接:

https://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2025.94907535

Tags: Nano Research 人参皂苷Rg1激活3D培养MSCs来源的新型人工纳米囊泡及其抗心肌缺血/再灌注损伤中的活性与机制  

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