我们体内存在着一类扮演“刹车”角色的分子,用来平息熊熊燃起的炎症。其中的代表就是白细胞介素-10(interleukin-10, IL-10)。长期以来,IL-10一直被寄予厚望,被视为类风湿关节炎、炎症性肠病,乃至脊髓损伤 (SCI) 后神经炎症的治疗候选。然而,1990年代到2000年代开展的众多临床试验,尤其是针对克罗恩病的试验,都未能显示出人们期待的有效性。其中一个原因很棘手——IL-10这种蛋白质不仅不稳定,还会很快从体内消失。
那么,只要把它装到不会损坏的“运输工具”上就好了。近年来作为这种运输工具备受关注的,正是细胞自然释放的细胞外囊泡(extracellular vesicle, EV)。本次要读的,是密歇根州立大学研究团队发表在 Extracellular Vesicle 期刊上的论文——他们从过表达IL-10的细胞中回收EV,近乎执拗地细致剖析了IL-10在囊泡内部和表面究竟呈现出怎样的形态。
先说结论:IL-10确实装载到了EV上。它比重组IL-10蛋白明显更不容易降解,也抑制了炎性巨噬细胞的细胞因子产生。——然而,没有导入IL-10基因的“普通EV”,同样明确地抑制了炎症。而且在取自健康人血液的原代人巨噬细胞中,其效果与装载了IL-10的EV相当。作者们没有隐瞒这一不利的结果,甚至把它写进了摘要。此外,这篇论文还有另一个重要前提。这里所写的实验,全部是在培养皿中进行的。没有开展任何一项动物实验。
先约定一个说法。本文中所说的“普通EV”,指的是论文中写作 naïve EV 的那种东西——也就是未经导入IL-10基因的操作、取自未加改造的细胞的EV。它并不是“内部空空如也的囊泡”的意思。 事实上,这篇论文在未导入基因的细胞来源的EV组分中也发现了微弱的IL-10信号,并指出可能原本就存在与EV结合的IL-10。“未经改造”和“空的”是两回事——这个区分,正是整件事复杂之处的核心。
期刊信息
- 论文标题: Harnessing extracellular vesicles for stabilized and functional IL-10 delivery in macrophage immunomodulation(面向巨噬细胞免疫调节的、用于稳定化且具功能性的IL-10递送的细胞外囊泡的应用)
- 论文类型: 原著论文(原创研究)。全部由 in vitro(培养细胞)实验构成,不包含动物实验、疾病模型和临床试验。
- 作者: Najla A. Saleh(第一作者), Matthew A. Gagea, Xheneta Vitija, Sadhana Kilangodi, Ahmed A. Zarea, Tomas Janovic, Jens C. Schmidt, Cheri X. Deng, Masamitsu Kanada(通讯作者) 共9人
- 所属机构: 以美国密歇根州立大学(Michigan State University)的 Institute for Quantitative Health Science and Engineering(IQ)为中心的多个部门。共同作者Cheri X. Deng为密歇根大学(University of Michigan)
- 刊载期刊: Extracellular Vesicle(Elsevier出版,美国细胞外囊泡学会 American Association of Extracellular Vesicles = AAEV 的官方期刊)2026年, 第7卷, 论文编号100102
- DOI / 链接: 10.1016/j.vesic.2025.100102
- 同行评审与刊载日期: 2025年7月8日收稿,11月25日收到修订稿,12月10日接收,12月12日在线发表。2025年1月18日已先行发布于 bioRxiv,在评审过程中新增2名作者,最终版本成为9人
- 开放获取: 是(CC BY 4.0。注明出处即可自由再利用与再分发)
- Impact Factor: 尚未获得。 本刊未被 Web of Science Core Collection 收录,因此不存在 Journal Impact Factor。另一方面,已被 Scopus 收录(收录范围2022–2026年),也已在 DOAJ 登记。尚未被 MEDLINE 收录,本刊论文出现在PubMed上的情形,仅限于依据公共获取政策将作者稿件存入PubMed Central的情况(本论文即为NIH资助下的存入实例)
- 期刊定位: 这是一本2022年创刊的年轻学会期刊,主编为哥伦比亚大学的Ke Cheng教授。EV领域的“大本营”依然是ISEV(国际细胞外囊泡学会)的 Journal of Extracellular Vesicles(IF 21.7),而本刊则可以公允地定位为“由美国EV学界的学会培育、尚未获得指标的专业期刊”
- 资助: 美国国立卫生研究院(NIH)的 R21-EB033554、R01-EB030565、R01-EY016077,以及密歇根州立大学的启动资金。论文本身明确写明是“supported, in part(部分性支持)”
- 利益冲突: 作者们声明不存在任何经济性或非经济性的竞争性利益
关于通讯作者Masamitsu Kanada: 通讯作者是密歇根州立大学的助理教授(Assistant Professor),在IQ的合成生物学部门拥有自己的实验室“Kanada Lab”(2017年7月就任)。值得特别一提的是,他职业生涯的根基完全奠定在日本。他在东北大学取得生物化学工程学士学位(1999–2003年),在筑波大学取得细胞生物学博士学位(2003–2008年),此后在制药企业从事抗癌药物开发,并在滨松医科大学寺川进研究室学习了活体显微镜技术,在斯坦福大学医学院儿科Christopher Contag研究室(2012–2017年)掌握了全身临床前影像技术。该实验室的支柱,是①理解并调控肿瘤微环境中经由EV的细胞间对话,②将EV改造为全新的基因递送系统,③探索调控EV生物合成与分泌的因子这3个。代表性成果包括:证明EV所运送的DNA、mRNA、蛋白质在受体细胞中各自走向不同命运的 Proc Natl Acad Sci U S A 2015;112(12):E1433–E1442,以及堪称本论文技术上的直接前身的、将minicircle DNA装载于微囊泡从而实现基因导向酶前药疗法的 Mol Cancer Ther 2019;18(12):2331–2342。他还是EV研究国际指南 MISEV2023 的共同作者之一。另外,致谢中提到的3项NIH课题中,由他本人担任项目负责人(PI)的是 R21-EB033554“利用超声波对细胞外囊泡进行工程化改造与诱导释放(EVEiR)”这1项。第一作者Najla A. Saleh是该实验室的博士后研究员,来自巴西圣卡塔琳娜联邦大学(UFSC)。她一直研究M1巨噬细胞来源EV的miRNA对黑色素瘤细胞的抗增殖效果,“巨噬细胞 × EV × 免疫调节”这一主题从博士阶段起就一以贯之。
首先,此前有哪些未解之谜?
在我们体内,最先赶赴炎症现场并进行指挥的,是巨噬细胞。巨噬细胞并不是性格固定的细胞,而是会依周围环境改变性质的可塑性细胞,大致来说,它在使炎症燃烧起来的M1型与使炎症收敛、朝组织修复方向发挥作用的M2型这两极之间往返。人们认为,许多慢性炎症正是这一平衡向M1一侧倾斜后再也回不来的状态。
阻止这种失控的“刹车”角色,就是 IL-10。IL-10 以2个分子相对而立的可溶性同源二聚体形式发挥作用,与受体IL-10RA(配体结合侧)和IL-10RB(信号传导侧)组成的复合物结合。于是,紧贴受体的酶 JAK1 和 TYK2 发生磷酸化,转录因子 STAT3 被激活,诱导出名为SOCS3的刹车分子,阻碍作为炎症指挥中枢的转录因子 NF-κB 进入细胞核。其结果是,TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12等炎症性细胞因子的产生受到抑制,此外MHC II类分子向细胞表面的运输也受到抑制,T细胞的活化同样被踩下刹车。这个分子有多么根本,从IL-10缺陷小鼠会自发地罹患慢性肠炎这一点(Kühn R, et al., Cell 1993;75(2):263–274)也可以看出来。
👦 学生:既然有这么有效的刹车,直接把它做成药不就好了吗?
🧬 艾克索太郎:制药企业在30年前想的也完全一样。重组人IL-10确实被制造了出来,并以ilodecakin(商品名Tenovil)的名字进入了临床试验。可是,这件事没能顺利。刹车本身是真材实料,但一踩下去,刹车踏板就融化消失了——它就是这样一种药。
用数字来看,情况就一目了然了。对健康志愿者静脉内给药的重组人IL-10,其终末相半衰期仅为2.3±0.5〜3.7±0.8小时(Huhn RD, et al., Blood 1996;87(2):699–705)。临床试验的结果也很严峻。在329名难治性克罗恩病患者的双盲安慰剂对照试验中,1、4、8、20 µg/kg的任一剂量下,缓解诱导率与安慰剂(18%)相比均无显著差异(Schreiber S, et al., Gastroenterology 2000;119(6):1461–1472);在95名轻度至中度患者的试验中,5 µg/kg组有23.5%在第29天显示出临床缓解和内镜下改善,但结果却是剂量更高的10 µg/kg和20 µg/kg反而效果更差(Fedorak RN, et al., Gastroenterology 2000;119(6):1473–1482)。在术后复发的预防试验中也未出现显著差异(Colombel JF, et al., Gut 2001;49(1):42–46)。
“剂量越高越不起效”对药物而言是一种反常的表现。其原因的一部分也已经明了。在接受20 µg/kg给药的患者中,作为炎症指标的新蝶呤显著升高(Tilg H, et al., Gut 2002;50(2):191–195)。新蝶呤是单核细胞和巨噬细胞响应IFN-γ而产生的分子。也就是说,IL-10在高剂量下反而会转到刺激免疫的那一侧。IL-10并不是一味抗炎的分子,它同时还兼有增强CD8阳性T细胞和NK细胞功能的作用,是名副其实的“双刃剑”。
👦 学生:也就是说,起效的剂量范围非常狭窄吗?
🧬 艾克索太郎:正是如此。而且半衰期只有几个小时,因此把浓度持续维持在狭窄的有效区间内本身就是极其困难的事。唯一取得尚可成绩的是银屑病,有第II期报告称皮下给药使PASI评分下降了55.3±11.5%(Asadullah K, et al., Arch Dermatol 1999)。但在其他适应证上,都以有效性不足为由中止了开发。
于是研究者们分成了两路。一路是把蛋白质本身改造得更结实。天然IL-10是2个分子以非共价键结合而成的二聚体,一旦受到压力就会解开成单体。因此人们制作了用连接子将2个单体共价结合的单链二聚体:天然型在55℃下5分钟以内就失去活性,而这种改造型在同样条件下保持了活性(Minshawi F, et al., Front Immunol 2020;11:1794)。
另一路则是装载到运输工具上。细胞外囊泡 (EV) 是细胞自然释放的脂质双分子层小袋,生物相容性高,并具有选择细胞或组织进行递送的性质。这一构想本身并不新鲜。通过对巨噬细胞进行基因改造、用装载了IL-10的EV治疗小鼠缺血性急性肾损伤的研究(Tang TT, et al., Sci Adv 2020;6(33):eaaz0748),以及在EV表面排布诱饵受体以吸附炎症性细胞因子的研究(Gupta D, et al., Nat Biomed Eng 2021;5(9):1084–1098),都已经推进到了动物实验阶段。
那么,究竟还有什么尚未弄清呢?本论文的引言部分提出的,是一个基础得令人惊讶的问题——细胞因子究竟是如何被装载进EV的,又是如何以具有功能的形式送达受体免疫细胞的,这些几乎都仍未阐明。明明谈的是运送货物,却没有人确认过货物究竟装在箱子的哪个位置、以怎样的形态存在。
这篇论文揭示了什么?
在开始之前,先确认一个阅读这篇论文时绝对不可忽视的前提。接下来要介绍的实验,全部是在培养皿中完成的。 无论是产生细胞,还是接收方的细胞,都是培养的人类(部分为小鼠)细胞。没有任何一项实验是给动物用药的,因此药物在体内如何分布、能在血液中停留多久、会不会出现副作用,从这篇论文中完全无从得知。
把IL-10装进EV——名为minicircle DNA的工具
作者们首先准备了一套让IL-10大量生产的装置。他们使用的是一种名为minicircle(微环,MC)DNA的环状载体。普通的质粒上带有源自细菌的骨架序列,而这在哺乳动物细胞内会成为累赘。minicircle则是事先把这段骨架切除、只保留“必要部分”的环,导入效率高、表达持续时间长、细胞毒性低。实际上,在DNA质量相同的条件下与亲本质粒相比,minicircle显示出从导入后第2天直到第6天都强劲持续的表达。这是通讯作者的拿手好戏。
被选来生产EV的细胞是 HEK293FT,一种源自人胚肾的永生化细胞株。作者们明确写出了理由:EV产量高;在慢病毒生产等生物制造方面有实绩;不像原代细胞那样存在供体间的差异。
在此基础上,他们对同一份培养上清同时并行采用了原理各不相同的3种分离方法。①先通过0.2 µm的滤膜,再用50 nm的多孔膜抽滤的方法(所得囊泡称为F-sEVs);②差速超速离心(分成大型EV = lEV、小型EV = UC-sEV、以及并非囊泡的颗粒 = NVEP 三部分);③按表面电荷分离的DEAE阴离子交换层析。把同一份材料用3种方式分开来比较——这一设计本身,就是这篇论文的骨架。
IL-10同时存在于囊泡的“表面”与“内部”
用纳米颗粒追踪分析测得的F-sEVs粒径,来自导入了IL-10的细胞者为113.3 nm,来自未导入基因的(naïve)细胞者为112.7 nm。装载IL-10几乎没有改变颗粒的大小。IL-10确实载在其上这一点,通过蛋白质(Western blot)、mRNA(qPCR,n=5),以及免疫金标记的电子显微镜图像这3种独立方法得到了确认。EV的阳性标志物CD9、CD63、CD81、TSG101均被检出,而阴性标志物Calnexin未被检出。
在这里出现了第一个意外。用Western blot检测IL-10时,出现的不是单一条带,而是多条条带。也就是说,IL-10不仅以单体形式,还以多种寡聚体(多聚体)的形式与EV结合在一起。作者们在此处留下了谨慎的保留——“这些寡聚体究竟是具有功能性的有序结构,还是仅仅是无功能的聚集体,尚未确定”。
👦 学生:它是装在囊泡“内部”的吧?还是黏在外侧呢?
🧬 艾克索太郎:有一个巧妙的实验可以分辨这一点,叫做proteinase K保护实验。撒上蛋白水解酶之后,只有暴露在袋子外面的东西会被吃掉,里面的内容物则受到膜的保护而安然无恙。之后,再把“加入表面活性剂破坏膜”的条件与“不加”的条件作对比。也就是说,可以判定“只有用洗涤剂把袋子弄破之后才消失的=内容物”“原样就消失的=外侧”。
这个实验的答案是“两者都有”。单体形式的IL-10,以及分子量较大的高级寡聚体,仅用酶就被降解了——它们暴露在囊泡的外表面。另一方面,较小的寡聚体只有在同时使用表面活性剂时才被部分降解——至少有一部分受到囊泡内侧的保护。腔内标志物TSG101得到了妥善保护,起到了对照的作用(不过作者也如实写明,在某些条件下出现了略小的次要条带)。
接下来才是正题——稳定性。把整合进EV的IL-10与裸露的重组人IL-10蛋白,分别置于①室温2小时、②37℃2小时、③冻融2个循环这3种应激条件下作比较,结果无论是包封型还是表面结合型,都显示出显著高于重组IL-10的稳定性。回想一下IL-10之所以未能成药,最大的原因正是它易于降解,这就成了本论文的核心主张。
“为什么会黏在表面”这一点没能弄清楚
明明暴露在表面却不被降解,这是件不可思议的事。EV表面存在硫酸乙酰肝素蛋白聚糖(HSPG),而细胞因子会与其糖链结合这一点此前已为人所知。作者们怀疑这就是那种“胶水”,为此进行了3项实验,但都没能得到答案。使用抑制HSPG生物合成的药物所做的实验,由于加入了溶剂DMSO的对照组中IL-10的表达也下降了,比较无法成立,最终以“无法得出结论”告终(作者自己明确写作inconclusive)。用heparinase II切断糖链之后,EV上的IL-10量并未改变,因此对硫酸乙酰肝素的依赖被否定了。而在试图把重组IL-10事后人工黏附到naïve F-sEVs上的实验中,即使花费2小时,也无法在F-sEV的表面检出IL-10单体(作者们写道,究竟是根本不结合,还是虽有结合但太弱、太短暂而无法检出,两者无法区分)。作者们由此推测,包含IL-10在内的蛋白质“冠(corona)”无法后期添加,或许是在EV生成的过程中自发形成的。
每个组分里都有,而且每个组分都起效
对通过差速超速离心分开的3个组分——lEV、UC-sEV,以及连囊泡都算不上的NVEP——进行检查后发现,IL-10存在于全部组分之中,且主要以单体形式存在。其定位因组分而异:在lEV中内侧和外侧都有,在UC-sEV中主要位于外表面,在NVEP中单体和寡聚体两者都含有,而且单体还受到了酶的保护。用阴离子交换纯化的外泌体富集组分(Protein-high组的第9〜12分离组分)中,浓缩了单体和2种寡聚体共计3种形态。
接下来是功能实验。荧光标记的F-sEVs在17小时后显著蓄积在M1样巨噬细胞的内体中。让经LPS刺激的巨噬细胞与总蛋白量10 µg的F-sEVs作用24小时,IL-10阳性F-sEVs使炎症性细胞因子TNFA、IL6、IL1B这3个基因下降到了与未发生炎症的M0样巨噬细胞相当的水平。未导入基因的(naïve)F-sEVs也抑制了这些基因,但程度更小。用ELISA测定上清中的蛋白质量,也确认了分泌量的下降。
到这里为止,是一个漂亮的成功故事。然而这篇论文真正的看点,还在后面。
👦 学生:既然效果这么好,不就是大获成功了吗?
🧬 艾克索太郎:问题正是从这里开始的。没有导入IL-10基因的“普通EV”(naïve EV,即未做基因导入的细胞所产生的EV),也切实地抑制了炎症。而且,如果不用细胞株,而是改用取自健康人血液的原代人巨噬细胞来做实验,未做基因导入的EV与装载了IL-10的EV,效果竟然变得不相上下。不过,并非所有指标都打成平手——在mRNA的TNFA和IL1B、以及分泌蛋白IL-1β上,装载了IL-10的一侧确实出现了显著差异。
这是作者们甚至写进摘要的、本论文最大的发现。原文这样陈述——“来自未导入基因细胞的naïve F-sEVs同样显示出抗炎作用,这提示EV内源性携带的货物对其免疫调节活性有所贡献,使得难以把效果特异性地归因于IL-10”。
自然,怀疑随之而来:会不会只是混入了培养基所用的牛血清来源的EV?作者们主动去击破了这个疑问。他们在完全不使用血清的条件下重新制备EV并加以比较,结果在NF-κB活性的抑制上没有显著差异。也就是说,抗炎性是EV自身固有的,无法用外部混入的成分来解释。这是自己堵死退路的、诚实的实验。
不利的结果还在继续。即使用抗体封闭IL-10受体α,NF-κB的抑制也没有被阻断。 也就是说,起效的机制并没有得到解释。从M1向M2的“再极化”也没有发生——M2的标志IL10、CD163、MRC1、CD209无一上升,作者们把这一效应描述为“并非促进极化,而是免疫抑制性的”。这一点与在小鼠缺血性急性肾损伤中实现了M2化的先行研究(Tang TT, et al., Sci Adv 2020)不一致,作者们推测这或许源于培养皿与生物体环境之间的差异。
更进一步,连囊泡都算不上的NVEP,竟然也降低了炎症性细胞因子(不过唯独装载了IL-10的NVEP没能降低IL6)。在3个组分之中,能够在长达5小时内持续抑制NF-κB活性的只有IL-10阳性的UC-sEV,这是为数不多可以称得上是IL-10特异性的发现。
👦 学生:也就是说,分离方法不同,结果也会跟着变啊……
🧬 艾克索太郎:问题正在于此。作者们用自己的数据表明,经过包含连续超速离心的工序之后,分子量102 kDa以上的高级寡聚体会丢失。关于原因,他们援引了超速离心的强剪切力可能破坏EV结构的先行研究,但并没有直接验证到那一步。即便如此,“囊泡上载着什么”这个问题的答案,就不只由生物学决定,而是有一半由实验方法决定。这是摆在整个EV研究领域面前的一道问题。
作者们用下面这句话为这篇论文作结——“我们的发现强化了近年来的一种看法:EV并非惰性的搬运工,而是由其细胞来源、以及结合在表面之物与存在于内部之物这双重分子组成所塑造的、具有固有免疫调节性的复杂生物学实体”。这是一个朝着削弱自身卖点方向去的结论。
未来将如何改变?(通向临床的道路)
首先要准确地把握现在所处的位置。这项研究停留在培养细胞的阶段,连动物实验都还没有做过。体内动态、组织分布、免疫原性、毒性、有效剂量,没有任何一项被测定过。写成“向临床应用迈进了一步”,坦率地说是与事实不符的。
而且,这个领域已经走得更远了。在小鼠缺血性急性肾损伤模型中显示出治疗效果与M2极化的研究(Tang TT, et al., Sci Adv 2020;6(33):eaaz0748);在小鼠体内实测了体内分布与药代动力学、甚至深入到预防早产的研究(Harrington B, et al., Extracellular Vesicle 2025;5:100066——与本论文是同一本杂志);用水凝胶包裹以便口服给药的载IL-10的EV来治疗结肠炎的研究(Liu J, et al., Small 2023;19(50):e2304023)。“用EV运送IL-10来抑制炎症”这一构想本身,已经有多项动物实验作为支撑。
那么本论文的价值在哪里呢?它不在于前进,而在于检视。这是一项停下脚步去确认的工作——确认这个领域一路疾驰而过的脚下:细胞因子究竟载在囊泡的什么位置、以什么形态存在?改变分离方法之后会有什么变化?还有,一直被当作对照放着的“普通EV”,真的是什么都不做的对照吗?
👦 学生:如果普通的EV也起效,那特意去装载IL-10的意义不就不大了吗?
🧬 艾克索太郎:很敏锐。不过有两种读法。一种是严厉的读法——“并没有完全证明IL-10带来的额外效果”。另一种则是积极的读法——只要查明未做基因导入的普通EV所具有的抗炎作用的真身,它本身就可能成为药物。作者们也列举了miRNA、以及暴露在膜上的磷脂酰丝氨酸这种脂质作为候选。其实后者,或许才是这篇论文推开的那扇更有趣的门。
为了走向临床还缺什么,作者们自己写得很清楚。与EV和NVEP结合的IL-10在结构与组成上的复杂性,妨碍了精确的剂量设定和可重现的效果评价。由于分离方法、培养条件、来源的不同而存在批次间变异,因此需要标准化的生产工艺。此外还有一个问题:作为治疗用EV的来源,能否继续使用HEK293FT。这个细胞株是用腺病毒的基因永生化的,而且还表达SV40大T抗原,因此在残留DNA和致瘤性方面的监管门槛,明显高于间充质干细胞 (MSC) 来源的EV。
该如何批判性地解读这项研究?(局限性与进一步提升质量的道路)
在进入批评之前,先把这篇论文的优点明确写出来。最大的长处,是他们没有删掉那些会毁掉自己故事的数据。 naïve EV也有效果、封闭受体之后抑制作用并未消失、没有发生M2化、溶剂对照崩掉导致实验无法得出结论——所有这些都写进了论文,其中一部分甚至写进了摘要。此外,让原理不同的3种分离方法互相碰撞的设计、连通常会被丢弃的NVEP组分也一并进行功能评价的姿态、主动去击破血清来源EV这一混杂因素的做法,都应当得到公正的评价。好研究的局限与坏研究的局限是不同的。这属于前者。
在此基础上来列举局限。作者自己承认的局限有:①无法把效果归因于IL-10;②作用机制未阐明;③没有发生M2再极化;④无法进行精确的剂量设定;⑤在包含连续超速离心的工序中会丢失高级寡聚体;⑥无法把NVEP的贡献区分开来;⑦不清楚寡聚体究竟是功能性结构还是聚集体;⑧72小时的实验无法排除细胞死亡的影响。
另一方面,论文没有触及、但很重要的问题还有好几个。
对照的设置存在问题。 作为比较对照的“naïve”,是用什么DNA都没有导入的细胞制备的EV。论文中没有设置导入了空minicircle的细胞(mock对照)。因此,“IL-10阳性EV更有效”这一差异之中,不仅包含IL-10的效果,还整个包含了基因导入这一操作本身的影响(转染试剂的残留带入、细胞内DNA感受器的激活、过表达带来的应激、EV组成的改变)。事实上,论文的图中CD81和CD9的检出模式在naïve组与导入组之间明显不同,由此可以看出,导入操作本身就改变了EV群体的性质。
剂量的对齐方式也令人在意。 按论文图中给出的数值,IL-10阳性F-sEVs为2.0×10¹⁰颗粒/mL、总蛋白2561±431 µg/mL,naïve F-sEVs为1.1×10¹⁰颗粒/mL、总蛋白2085±529 µg/mL。据此计算每1 µg蛋白质对应的颗粒数,IL-10阳性约为7.8×10⁶个,naïve约为5.3×10⁶个,相差约1.5倍。在按总蛋白量对齐的功能实验中(Fig. 5d、Fig. 6、Fig. 7c),IL-10阳性组按此计算就多进入了相应数量的颗粒(组分之间的比较是等体积,摄取实验则按颗粒数对齐)。更严重的是组分之间的比较:把lEV、UC-sEV、NVEP各给予50 µL的实验,按图中的总蛋白浓度(118.2、114.1、42608.9 µg/mL)计算,仅NVEP组在蛋白质量上多给了约360倍、在颗粒数上多给了约30倍。“抗炎作用不依赖于尺寸”这一结论,是从没有对齐剂量的比较中得出的,就这样是站不住脚的。
在mRNA上的差异,到了实际分泌的蛋白质层面就消失了。 摘要中写着“比naïve F-sEVs有效2〜14倍”,但这个倍率在正文的结果部分一次都没有出现过。查看对应的图会发现,在mRNA层面,IL6与naïve之间的差异并不显著;而在用ELISA测定的分泌蛋白层面,TNF-α和IL-6与naïve之间的差异都不显著(出现显著差异的只有IL-1β)。用阴离子交换纯化的外泌体也是同样的情况。不应当照单全收“2〜14倍”这个说法。
否定机制的那个实验本身也无法解释。 “用抗IL-10Rα抗体没能阻断NF-κB抑制”这一发现很重要,但论文中没有关于同型对照的记载,而且没有阳性对照来证明这个抗体在这个实验体系中真的能够封闭IL-10受体。因此,究竟是“存在不依赖受体的机制”,还是“只是抗体没有起作用”,无法加以区分。同样的话也适用于“没有发生M2化”这一阴性发现。由于没有把用IL-4或IL-13处理过的真正的M2巨噬细胞作为阳性对照,就连这个体系本身能否检出M2标志物都无法确认。
而最大的遗憾,是EV上装载的IL-10绝对量一次都没有被测定过。 ELISA只用在了TNF-α、IL-1β、IL-6上。每1 µg EV上载有多少ng的IL-10,分泌出的总IL-10中有百分之多少被回收到EV里(装载效率),都不得而知。作者们在讨论中感叹“难以进行精确的剂量设定”,但其最大的原因,正在于他们自己没有对IL-10进行定量。顺带一提,在单囊泡水平的分析中,同时载有IL-10和四跨膜蛋白的颗粒,按CD9计为2.8%、按CD63计为2.6%、按CD81计为2.1%而已。符合“装载了IL-10的外泌体”这一图景的颗粒,只是整个群体中极小的一部分。
那么,怎样做才能提高质量呢? 最廉价而有效的一招是设置空载体对照。其次,如果在接收方的巨噬细胞中敲除IL10RA基因,就能比抗体阻断远为确切地判定受体依赖性。剂量不应按总蛋白量、而应按颗粒数来对齐,并且不是取2个点、而是用5〜6个点的剂量系列去比较EC50,那么“2〜14倍”这种含混的表述就能被替换成一个可解释的单一数值。哪怕只是对全部制剂各跑一次IL-10的ELISA,关于剂量设定与效价规格的讨论也本应大幅前进。稳定性不应用残留条带、而应用应激后的生物活性来衡量;而且届时重组IL-10一侧也必须使用相同的缓冲液(海藻糖、HEPES、BSA),否则就无法分辨“究竟是EV保护了它,还是保护剂保护了它”。还有,比较naïve EV与IL-10阳性EV的蛋白质组和small RNA,鉴定出普通EV抗炎作用的真身——这是作者们自己列为下一步课题的、最自然的下一手。
艾克索太郎的视角
我自己一直在持续开展将间充质干细胞 (mesenchymal stem cell, MSC) 来源的小型细胞外囊泡 (small extracellular vesicle, sEV) 应用于脊髓损伤 (spinal cord injury, SCI) 及神经疾病治疗的研究。因此这篇论文中那些“不利的结果”,我实在无法当作与己无关的事情来读。
在我们此前报告的研究中,经静脉给予的MSC本身并没有抵达损伤部位,然而MSC在体内释放出的sEV却迁移到了损伤部位,并与那里的M2巨噬细胞特异性地结合(Nakazaki, M., et al., Journal of Extracellular Vesicles 2021;10(11):e12137)。把sEV分3天给药之后,M2巨噬细胞中的TGF-β表达显著上升,血液脊髓屏障的通透性下降,紧密连接的蛋白质(ZO-1、occludin、N-cadherin)增加,最终获得了与直接给予MSC相当的运动功能恢复。脊髓损伤后的髓系细胞并不是分成M1和M2这两个箱子,而是在一条连续的谱系上移动,如何为其掌舵正是治疗的关键所在。
这里让人意识到的是,我们当时使用的是未经任何加工的、天然的MSC-sEV。既没有做基因改造、也没有装载药物的囊泡,却改变了巨噬细胞的性质,稳定了屏障,带来了功能恢复。既然如此,这次这篇论文所遇到的事实——未导入基因的EV自己就把炎症平息了下来——至少对我而言并不意外,反倒是一件让人信服的事。EV不是“盒子”。盒子本身就是药。
与此同时,这篇论文也向我们这个领域抛出了严厉的问题。你的对照,真的是正确的对照吗。 当你报告在EV里装了什么东西并“起效了”的时候,你有没有用相同的颗粒数给予未装载的囊泡来作比较?效果之中有几成来自货物,又有几成来自囊泡本身?能够正面回答这个问题的论文,包括我自己的在内,绝对算不上多。
另一件留在我心里的事,是这篇论文一次也没有对IL-10进行定量。只要跑一次ELISA就能解决的事情,却缺失了。反过来说,这也意味着EV治疗这个领域还很年轻,甚至连“该测什么”都还没有形成共识。如果我们想要接近临床,我认为在“起效了”这个故事之前,就不能逃避去数清楚什么东西载了多少这项工作。
最后,我不想以贬低这篇论文来收尾。敢于写下削弱自身主张的结论、甚至把阴性数据也放进摘要的研究,单凭这一点就值得信赖。比起华丽的治疗效果报告,这种“检视脚下的工作”,在10年之后支撑起整个领域的情况并不少见。
