随着患病人数不断增多，骨折已成为全球公共卫生问题。《柳叶刀·健康长寿》近期刊登的最新研究显示，2019年全球骨折病例约4.55亿，比1990年增加了70.1%；新发骨折病例约1.78亿，比1990年增加了33.4%。这不仅影响患者的健康状况和生活质量，也给家庭甚至社会带来了沉重负担。

2021年11月29日来自卡内基梅隆大学Sara Vaccar在科学网站phys.org发表一篇题为“Uncovering a promising use case for exosomes”（发现外泌体的一个有前途的用例）的文章。报道了细胞外囊泡相关骨形态发生蛋白-2对成骨细胞生成的细胞运输和调控。

细胞外囊泡——或外泌体，因为它们更广为人知——仍然是科学界的一个奇怪的研究焦点。外泌体曾经被认为是细胞分泌的废物，最近被确定为药物的良好载体，通过充当细胞之间的传递载体，在细胞间通讯中发挥重要作用。卡内基梅隆大学和 UPMC 的新研究探索了外泌体的新用例：外泌体提供骨形态发生蛋白 (BMP) 等生长因子用于骨愈合。

Cell trafficking and regulation of osteoblastogenesis by extracellular vesicle associated bone morphogenetic protein 2

外泌体类似于纳米大小的气泡，由体内的每个细胞分泌。在功能上，它们将信息从一个细胞传送到另一个细胞，例如，蛋白质、DNA、RNA 和其他生物分子，可以帮助确定细胞的行为和功能。简单来说，如果外泌体是由坏细胞（例如癌细胞）产生的，它们将携带坏信息，反之，如果由健康细胞产生，它们将携带好信息。现在正在探索外泌体作为生物标志物和各种治疗特异性应用。

卡内基梅隆大学博士后研究员 Saigopalakrishna “Sai” Yerneni 说：“在思考外泌体的进化作用时，我们开始想知道我们是否可以提取并装载生长因子，并将它们用作携带治疗货物的特洛伊木马，我们最初的努力集中在一种生长因子——BMP2 上。BMP2 工程外泌体可用于骨骼愈合和帮助遭受外伤性骨损伤的人。”

作为蛋白质的生长因子在改变细胞行为方面具有显着影响，并且通常以锁定和钥匙的方式起作用。换句话说，对于影响细胞行为或具有治疗益处的生长因子，它首先必须与其受体结合，受体存在于细胞表面。在该小组的研究过程中，他们发现当 BMP2 被设计成外泌体时，可以绕过这种锁和钥匙机制。

“虽然这在一开始看起来微不足道，但这一发现有望改变我们目前对生长因子信号传递过程的理解，”生物医学工程研究教授兼工程研究加速器成员菲尔坎贝尔说。

迄今为止，很少有生长因子被 FDA 批准用于临床。这部分是由于人类治疗益处所需的生长因子浓度通常很高。然而，发现通过工程外泌体传递的 BMP2 以极低的浓度产生治疗效果。这一发现为未来通过外泌体递送生长因子的临床应用提供了新的希望。

“除了继续追求细胞外囊泡 – 细胞通讯的生物学方面，我们还计划将基于外泌体的传递方法扩展到其他可能有助于再生医学和控制癌症等疾病的生长因子，”坎贝尔说。

作者：Sara Vaccar，卡内基梅隆大学，生物医学工程系

More information: Saigopalakrishna S. Yerneni et al, Cell trafficking and regulation of osteoblastogenesis by extracellular vesicle associated bone morphogenetic protein 2, Journal of Extracellular Vesicles (2021). DOI: 10.1002/jev2.12155

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