Mitochondria-enriched nanovesicles: A novel approach for treating radiation-induced skin injury

线粒体 DNA损伤 间充质干细胞 DNA修复 粒体自噬 活性氧 下调和上调 线粒体DNA 线粒体分裂 体内 化学 细胞生物学 细胞凋亡 内化 DNA损伤修复 再生(生物学) 基因敲除 干细胞 人体皮肤 RNA干扰 脐带 体外 生物信息学 生物 癌症研究 程序性细胞死亡 小发夹RNA 离体 医学
作者
Mengru Zhu,Ji-Wen Xia,Jia Liu,Wei Zou,Xin Guan,Lizhi Wang,Yichen Wang,Bing Wang,Fang Wang,Qingwen Zhang,Keman He,L.X. Liu,Jing Liu
出处
期刊:Materials today bio [Elsevier BV]
卷期号:35: 102377-102377
标识
DOI:10.1016/j.mtbio.2025.102377
摘要

Radiation-induced skin injury (RSI) is characterized by persistent mitochondrial dysfunction and compromised DNA repair mechanisms, posing significant challenges for clinical management. To address this, we engineered mitochondria-enriched nanovesicles (NVs) derived from human umbilical cord mesenchymal stem cells (hUMSCs), designed to deliver bioactive mitochondrial components to irradiated skin tissues. Using established in vitro and in vivo models of X-ray-induced RSI, we demonstrated efficient NV internalization into epidermal and dermal cells, leading to restoration of mitochondrial ultrastructure and metabolic function, attenuation of reactive oxygen species (ROS), and facilitation of DNA damage repair. Data-independent acquisition (DIA) proteomic profiling further indicated that NVs significantly upregulated key DNA repair proteins (including POLD3, POLE4, RFC1, and ERCC6), which were downregulated after irradiation, and activated the PINK1-Parkin mitophagy pathway. Additionally, NVs restored mitochondrial dynamics by suppressing DRP1-mediated fission and enhancing MFN1/2-dependent fusion, collectively promoting cellular homeostasis. These findings support the development of a cell-free, mitochondria-based nanotherapeutic strategy that concurrently targets DNA repair and mitochondrial quality control, presenting a scalable and promising treatment for RSI and potentially other radiation-induced disorders.
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