过程工程所在硒化神经干细胞外泌体治疗创伤性中枢神经损伤研究方面取得新进展
创伤性中枢神经损伤（traumatic central nervous system injury）属于危重急症，在临床上具有高死亡率、高致残率的特点，亟需针对其复杂病理机制发展创新治疗制剂。近日，过程工程所生物药制备与递送全国重点实验室与深圳市第二人民医院合作，设计并创建了硒化神经干细胞外泌体（SeNExo），能够显著缓解神经元凋亡、恢复胶质稳态和重塑胶质-神经网络，在小鼠脑损伤和脊髓损伤模型中获得了出色疗效。相关工作于8月28日发表在Cell Reports Medicine (DOI: 10.1016/j.xcrm.2025.102319)。
创伤性神经损伤病理机制复杂，目前临床上的治疗多为支持性护理和手术干预，缺乏针对其病理机制的有效药物。基于神经干细胞的回输疗法已展示出一定的治疗潜力，但病理微环境降低了神经干细胞的存活率及定向分化效率，使得疗效不及预期。鉴于神经干细胞的治疗机制涉及其外泌体的旁分泌作用，研究团队提出，直接采用生物活性稳定的神经干细胞外泌体进行神经损伤修复，并在治疗策略中充分考虑氧化应激这一关键病理因素，从而提高疗效。
面对上述挑战，生物药制备与递送全国重点实验室魏炜研究员和马光辉院士团队基于多年的生物剂型工程研究基础，提出了硒化神经干细胞外泌体治疗新策略。基于外泌体磷脂与硒的相互作用，研究团队发展了细胞膜表面超小纳米硒（~3.5 nm）结晶成核新技术，以此创建的SeNExo不仅保留了神经干细胞外泌体的生物活性组分，而且能够借助超小纳米硒形成的Se-O键更高效清除活性氧自由基。在创伤性脑损伤小鼠模型中，SeNExo静脉注射后，通过APOE_LRP1配受体相互作用，成功跨越血脑屏障后抵达损伤灶，纳米硒高效清除活性氧自由基，神经干细胞外泌体发挥神经元修复功能。通过上述协同作用，小鼠的损伤灶面积大幅减少，其空间学习和记忆能力得到提高。
图 SeNExo的制备、跨血脑屏障递送和协同神经修复示意图
研究团队还进一步揭示了SeNExo在重塑损伤微环境中的作用机制。通过多组学测序分析，研究人员发现SeNExo可下调神经元内氧化应激相关基因及促凋亡基因的表达；下调胶质细胞激活相关的促炎基因表达，促进胶质细胞恢复稳态；上调神经元与胶质细胞间的神经修复互作信号，下调炎症激活和胶质增生互作信号。
随后，研究人员将SeNExo的治疗应用拓展到创伤性脊髓损伤小鼠模型上。静脉给药后，SeNExo跨过血脊屏障抵达小鼠损伤灶，显著降低损伤灶内活性氧水平并抑制胶质细胞过度激活。步态分析结果表明，SeNExo治疗显著延长了小鼠的前足步幅，增加了后足的足印面积及触地强度，改善了其运动学功能。
SeNExo生物相容性高，仅包含源于体内的天然微量元素硒和干细胞外泌体组分，同时具有可冻干、水化复溶的优异稳定性。目前，上述成果仍处于动物水平的临床前研究阶段，临床疗效有待进一步研究。
近年来，过程工程所生物药制备与递送全国重点实验室魏炜研究员和马光辉院士团队创制了一系列仿生递送新剂型，在动物模型上成功用于肿瘤、传染病和炎症性疾病的防治，其中部分剂型已通过医院伦理批准进入个体化临床研究。相关工作相继发表于Nature 2023, 624, 630、Nat Nanotechnol 2023, 18, 933、Nat Nanotechnol 2021, 16, 1413、Cell Host & Microbe 2024, 32, 1502、Sci Transl Med 2021, 13, eabb6981、Nat Biomed Eng 2024, 8, 1436、Nat Biomed Eng 2021, 5, 414、Nat Biomed Eng 2021, 5, 968、Cell Rep Med 2025, 6, 102052、Sci Adv 2021, 7, eabd7614、Sci Adv 2021, 7, eaba2458、Sci Adv 2020, 6, eaay7735、Sci Adv 2019, 5, eaaw3192、Nat Commun 2024, 15, 10155、Nat Commun 2023, 14, 8398、Nat Commun 2023, 14, 4505、Nat Commun 2022, 13, 4214、Nat Commun 2021, 12, 6399、Nat Commun 2019, 10, 5165、Nat Commun 2017, 8, 14537等期刊上。
过程工程所助理研究员王文婧为论文第一作者，过程工程所研究员魏炜、中国科学院院士马光辉、深圳市儿童医院教授谭回，以及深圳市第二人民医院教授李维平为共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划和深圳市科技计划的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrm.2025.102319
（生物剂型与生物材料研究部）