Metabolic glycoengineered exosome-A2M nanoplatform reprograms macrophage polarization and orchestrates bone regeneration in ONFH

间充质干细胞 巨噬细胞极化 细胞生物学 微泡 重编程 外体 化学 干细胞 骨髓 癌症研究 巨噬细胞 成骨细胞 基因沉默 下调和上调 细胞分化 再生(生物学) 小RNA 细胞 免疫学 信号转导 炎症 生物 再生医学
作者
Peng Chen,Ruisong Wang,Shanhong Fang
出处
期刊:Cell death discovery [Springer Nature]
卷期号:11 (1): 510-510 被引量:2
标识
DOI:10.1038/s41420-025-02690-8
摘要

Osteonecrosis of the femoral head (ONFH), driven by glucocorticoid-induced M1 macrophage polarization and disrupted inflammatory homeostasis, poses a critical challenge in orthopedics. Here, we engineered adipose-derived mesenchymal stem cell exosomes (ADMSC-Exos) via metabolic glycoengineering (MGE) to deliver α2-macroglobulin (A2M), generating DS-exo@A2M. This nanoconstruct synergistically suppressed M1 polarization ( ↓ TNF-α, ↓IL-6) and promoted M2 polarization (↑CD206, ↑Arg-1) in M1 macrophages through IL-4 signaling activation, evidenced by transcriptomic/proteomic profiling and shRNA-mediated IL-4 knockdown. DS-exo@A2M further enhanced osteogenic differentiation of bone marrow-derived mesenchymal stem cells (BMSCs) by upregulating RUNX2, ALP, and OCN. In a rat ONFH model, DS-exo@A2M restored trabecular architecture ( ↑ BV/TV, ↓Tb.Sp) and reduced bone marrow edema. Mechanistically, IL-4 silencing abolished DS-exo@A2M-mediated macrophage reprogramming and osteogenesis, confirming pathway specificity. This study establishes a precision nanotherapeutic strategy for ONFH by integrating exosome engineering, immunomodulation and biosafety assessment, offering a translational framework for treating inflammation-associated bone disorders.

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