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空军军医大学隋秉东/郑晨曦团队Trends in Cell Biology综述丨探索间充质干细胞及其细胞外囊泡的表观遗传调控

来源：花匠小妙招时间：2025-06-25 16:26

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生命科学

Life science

在再生医学领域，间充质干细胞（Mesenchymal Stem Cells, MSCs）因其强大的组织修复和免疫调节能力而备受关注。然而，MSCs的治疗潜力不仅依赖于其自身的生物学特性，还与其表观遗传调控密切相关。表观遗传修饰作为一种可遗传的基因表达调控机制，能够在不改变DNA序列的情况下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等途径，对MSCs的功能进行精细调控。

近期，空军军医大学口腔医院组织工程研发中心隋秉东副教授、郑晨曦讲师、傅钰博士后以共同通讯作者在Cell Press细胞出版社旗下期刊Trends in Cell Biology发表题为“The Epigenetic Landscape of Mesenchymal Stem Cell and Extracellular Vesicle Therapy”的综述文章，深入探讨了MSCs及其细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）在再生医学中的表观遗传调控机制，为该领域的研究提供了新的视角和方向。文章第一作者为陕西中医药大学基础医学院诊断学实验中心副主任、空军军医大学博士后张莎。

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1. MSCs的表观遗传调控：健康与疾病中的关键角色

文章回顾了近十年来表观遗传调控在MSCs行为中的作用（图1）。表观遗传修饰，包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA介导的调控，已成为影响MSCs功能的核心生物学机制。2020年前，领域内普遍认为表观遗传调节主要影响MSCs的内在功能，包括增殖和分化（成骨分化和成脂分化）。2020年后，研究逐渐揭示表观遗传调控还参与MSCs和环境之间的互动，影响MSC静态、迁移和代谢等行为（图1）。更重要的是，表观遗传调控还能调节MSCs分泌的EVs，进而影响受体细胞的表观遗传状态，在组织再生和免疫调节中发挥重要作用。该领域的研究揭示了表观遗传调控在MSCs功能及其EVs介导的细胞间通信中的关键作用，为基于MSCs的再生医学应用提供了坚实的理论支撑。

▲图1：健康与疾病中MSCs的表观遗传调控

2. 表观遗传干预策略：优化MSCs治疗潜力的新途径

文章从表观遗传调控MSCs供体和受体的角度，深入剖析了其介导治疗效应的核心机制。2020年前，主要通过蛋白、基因编辑或药物直接干预供体MSCs的表观遗传标记。随着研究发展，2020年后，研究人员更关注环境因素对MSCs的影响，如低氧、代谢环境或类器官生长环境等，这些因素均可引发供体MSCs的表观遗传变化，优化其功能（图2）。在受体方面，外源MSCs治疗后，受体MSCs的表观遗传状态也会发生改变，进而影响其生物学功能，这也在一定程度上解释了为何一次MSCs治疗能够产生长期疗效（图2）。这些研究进展不仅加深了我们对MSCs治疗机制的认识，还为开发更有效的基于MSCs的再生医学策略提供了重要的理论依据和实践指导。

▲图2：介导MSCs治疗潜力和受体功能恢复的表观遗传机制

3. EVs：MSCs的“信使”与表观遗传调控的“桥梁”

文章强调，MSCs分泌的EVs，包括外泌体和凋亡囊泡等，是其与受体细胞之间表观遗传信息传递的关键载体。这些EVs携带的表观遗传调节因子，如非编码RNA（miRNAs、lncRNAs和circRNAs）和蛋白质，能够介导受体细胞的表观遗传重编程和信号传导调控（图3）。其中，外泌体作为活细胞的生理来源囊泡产物，可通过调控表观遗传学酶的间接方式，调控受体表观遗传介导的基因表达；还能通过递送非编码RNA，直接调控受体的基因表达。凋亡囊泡作为近年来受广泛关注的新兴EVs，其生物生成、物理性质和生物学分子等与活细胞分泌的外泌体存在较大差异，具有细胞凋亡所赋予的特殊凋亡表征，并拥有独特的表观遗传调控效应。这些发现突出了EVs在MSCs治疗中作为表观遗传调控“桥梁”的重要作用，为基于MSCs的再生医学策略带来了新的视角和潜在靶点。

▲图3：EVs介导的受体细胞表观遗传重编程参与MSC治疗

4. 面临的挑战与未来方向

尽管MSCs及其EVs的表观遗传调控在再生医学中已展现出巨大潜力，但仍面临诸多挑战。EVs的表观遗传内容物组成高度动态，受细胞来源、培养条件和生物合成途径的影响，这增加了临床应用中的标准化和可重复性难度。此外，EVs介导的表观遗传修饰对受体细胞的长期影响尚不清楚。因此，未来的研究需要深入探索MSCs和EVs的表观遗传机制，开发更精确的表观遗传调控策略，并评估其长期安全性和潜在风险。

5. 结语

“The Epigenetic Landscape of Mesenchymal Stem Cell and Extracellular Vesicle Therapy”这篇综述文章为我们提供了一个全面的视角，以理解MSCs及其EVs在再生医学中的表观遗传调控机制。通过深入探讨表观遗传修饰在MSCs功能调控中的作用，以及EVs在细胞间表观遗传信息传递中的关键角色，文章不仅揭示了MSCs治疗潜力的新维度，还为未来的再生医学研究和临床应用提供了宝贵的指导。随着表观遗传学研究的不断深入，我们有理由相信，MSCs及其EVs的表观遗传调控将在未来的再生医学领域发挥更加重要的作用。

论文作者介绍

张莎

副主任

张莎，陕西中医药大学基础医学院诊断学实验中心副主任（主持主任工作）、空军军医大学第一附属医院临床医学流动站博士后、实验师、硕士研究生导师，兼任陕西省中西医结合学会第一届慢性病治疗及健康管理专业委员会青年副主任委员，Exploration期刊青年编委。主持国家自然科学基金青年项目1项、陕西省自然科学基础研究计划项目1项、咸阳市秦创原中医药产业创新聚集区项目1项，参与国家自然科学基金面上项目1项。以第一/通讯作者（含共同）在Trends in Cell Biology、Cancer Letters、Respiration Research等期刊发表SCI论文13篇。申请发明专利4项，参编专著4部，研究工作在Cell Symposia、International Society of Extracellular Vesicles Annual Meeting、世界中西医结合大会等国际会议交流，获得中国中西医结合学会干细胞与再生医学专业委员会学术年会-青年论坛二等奖、陕西省第四届研究生创新成果展三等奖等奖励。

张宗宇

博士研究生

张宗宇，中国医科大学与空军军医大学2024级联合培养博士研究生，研究方向聚焦表观遗传调控与骨组织再生修复，参与多项国家自然科学基金项目，发表SCI论文1篇，申请专利1项，曾获中华口腔医学会口腔科普作品一等奖。

隋秉东

副教授

隋秉东，空军军医大学口腔医院组织工程研发中心副教授、副主任医师、博士研究生导师，口颌系统重建与再生全国重点实验室PI，口腔颌面再生与修复教育部工程中心副主任，军事医学创新中心特聘研究员。入选国家“博新计划”、陕西省“青年科技新星”，兼任中华口腔医学会口腔生物医学专委会委员、中国生物医学工程学会组织工程与再生医学分会委员，The Innovation等期刊青年编委。主持国家自然科学基金面上项目等课题，第一或通讯作者在Gastroenterology、Cell Death & Differentiation、Science Bulletin、Cellular & Molecular Immunology等中国科学院1区期刊发表SCI论文25篇，总被引用4553次，其中单篇最高他引1285次。申请和授权国家发明专利14项，主编、主译和副主编教材、专著5部，获得陕西省科技进步一等奖、陕西高校科学技术研究优秀成果一等奖等学术奖励，连续入选Elsevier“全球前2%顶尖科学家”榜单。

郑晨曦

主治医师

郑晨曦，空军军医大学口腔医院组织工程研发中心主治医师、讲师，口颌系统重建与再生全国重点实验室PI，空军军医大学临床医学流动站博士后，2023年入选国家“博新计划”。主持国家自然科学基金青年项目1项，长期从事干细胞及其细胞外囊泡调控机体稳态和参与疾病治疗的作用和机制研究，以第一/通讯作者（含共同）在Physiological Reviews、Journal of Extracellular Vesicles、Cellular & Molecular Immunology、Trends in Molecular Medicine、Advanced Healthcare Materials等期刊发表SCI文章26篇，其中2篇入选“中国口腔医学高价值论文TOP100”,申请和授权国家发明专利和实用新型专利4项，获全军优秀博士学位论文、陕西省第六届研究生创新成果展一等奖等奖励。

傅钰

博士后

傅钰，空军军医大学口腔医院组织工程研发中心博士后，福建师范大学发育生物学专业理学博士，曾于中山大学光华口腔医学院华南颅颌干细胞转化研究中心联合培养。主要从事MSCs和EVs在机体病理生理和组织再生中的作用、机制和应用研究，在MSCs经EVs参与的器官间信号交流与疾病发生和防治方面开展了丰富的前期工作，在Theranostics、Cell Death & Disease、Life Medicine、Trends in Cell Biology等国内外杂志发表论文10篇。第一发明人申请专利2项，参编专著2部。