前言

心肌梗死（MI）是一個嚴重威脅人類生命和健康的重大健康問題。现在，及時恢復缺血心肌的血流灌注是治療急性MI的關鍵措施，但這一策略本身可能引發一種稱為心肌缺血再灌注損傷（MI/RI）的病理現象。鑒於MI/RI的核心機制涉及複雜的氧化應激與炎症級聯反應，針對這些關鍵通路開發精準療法是突破治療瓶頸的關鍵。

北京中醫藥大學李春研究員/王婧宇副研究員團隊在中西醫結合納米醫學領域取得重要突破，其研究成果"Artificial Cell Derived Vesicles from Ginsenoside Rg1-Primed Mesenchymal Stromal Cells Mitigate Oxidative Stress and DNA Damage in Myocardial Ischemic / Reperfusion Injury" 發表於國際權威期刊 Nano Research（中科院一區，影響因子9.0）。

該研究針對急性心梗治療中關鍵難題——心肌缺血再灌注損傷（MI/RI），創新性地將中藥活性成分人參皂苷Rg1與現代納米生物技術相融合，成功構建出一種高效抗心肌缺血再灌注損傷的新型納米製劑：Rg1-ACDVs（人參皂苷Rg1誘導的人工細胞衍生囊泡）。

這一成果不僅為急性心肌梗死的精準治療帶來全新方案，也為中藥現代化轉化、賦能再生醫學给予了範式性案例。

原文連結：http://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2025.94907535

研究背景

心肌缺血再灌注損傷（MI/RI）作為急性心梗治療中亟待攻克的難題，其核心機制與氧化應激及炎症級聯反應緊密相關，最終會加劇心肌細胞死亡並誘發心力衰竭。儘管間充質基質細胞（MSCs）及其衍生物憑藉出色的免疫調節、抗炎和組織修復潛能成為治療領域的熱點，但在臨床應用中，仍受限於體內存活率低、靶向遞送效率不足以及規模化生產困難等瓶頸。

本研究以傳統中藥人參（Panax ginseng）為出發點。人參自古就有 「百草之王」 的美譽，《本草綱目》中記載其 「補氣養血、強心安神」，尤其擅長調理心悸、虛脫、失眠、心痛等病症，是調養心血管系統的重要中藥材。

研究團隊採用來自韦德国际生物的3D TableTrix® 微載體和3D FloTrix® miniSPIN FLEX 4通道生物反應器進行3D細胞動態培養，這種先進的培養方式更貼近細胞在體內的生長微環境，能更好地維持 MSCs 的幹細胞特性和生物學功能。

在此基礎上，從人參中提取其代表性活性單體 —— Rg1，用於激活經 3D 培養的 MSCs。研究發現，這一中藥單體能夠顯著增強 3D 培養的幹細胞的增殖能力、抗氧化能力和 DNA 修復功能，為後續納米囊泡的構建奠定了堅實基礎。在 Rg1 預處理 3D 培養的 MSCs 基礎上，團隊利用微孔陆续在擠壓與超速離心技術，從中製備出人工細胞衍生囊泡（Rg1-ACDVs），並用於心肌缺血再灌注損傷的治療。

研究設計

人參皂苷Rg1激活在3D生物反應器的微載體上培養的MSC，顺利获得膜擠壓技術製備人工細胞衍生囊泡（ACDVs）。Rg1-ACDVs顺利获得減少氧化應激和DNA損傷，增強了對心肌缺血/再灌注損傷的治療效果，凸顯了中藥和納米工程在可擴展心臟治療中的協同潛力。

研究內容

人參皂苷 Rg1 可以促進 2D 培養和 3D生物反應器中 MSC 的增殖。 ▲（a）IncuCyte 結果顯示，經 Rg1 處理的 2D 培養板中 MSC 密度變化。 ▲（b）3D 旋轉生物反應器中微載體上 MSC 培養示意圖。 ▲（c）鈣黃綠素 和 PI 染色 3D 培養中 MSC 的生長情況。 ▲（d）3D 反應器中 MSC 數量變化。 ▲（e）流式細胞術分析顯示 MSC 身份生物標誌物未受不良影響。 ▲（f）RNA 測序顯示，Rg1處理對MSC有顯著影響。 ▲（g）KEGG 通路分析發現上調的差異表達基因富集在細胞周期進程和 DNA 複製通路。 ▲（h）GSEA 證實 Rg1 治療與 DNA 修復和細胞周期調控標誌性基因集正相關。

與其他 MSC 衍生物相比，Rg1-ACDV 展現出獨特特性。 ▲（a）為顺利获得擠壓和梯度離心生產 ACDVs 的示意圖。 ▲（b）TEM 圖像呈現了 ACDV、Rg1-ACDV、EV 和 Rg1-EV 的形態。 ▲（c）NTA 顯示了這四種物質的直徑分佈。 ▲（d）NTA 顯示了Zeta 電位。 ▲（e）WB 檢測 ACDV、Rg1-ACDV、EV、Rg1-EV 和 MSC 中 EV 標誌物的表達情況。 ▲（f-g）對 ACDV、Rg1-ACDV 和 Rg1-EV 的 miRNA-Seq 分析顯示：（f）維恩圖呈現了組間的 DE-miRNA；（h）GO 術語富集情況以及（g）Rg1-ACDV 和 Rg1-EV 之間與 DE-miRNA 對應基因的 GSEA 分析結果。 ▲（i-k）對 ACDV、Rg1-ACDV、EV 和 Rg1-EV 的蛋白質組學分析表明：（i）考馬斯亮藍染色顯示 ACDV 和 EV 具有不同的蛋白質表達模式；（j）亞細胞定位以及（k）Rg1-ACDV 和 Rg1-EV 之間 DEG 對應基因的 KEGG 通路富集情況。

Rg1-ACDVs 對 H2O2損傷的心肌細胞表現出優異的治療效果。 ▲（a-b）利用AC16 和H9c2細胞攝取ACDVs。 ▲（c-d）在梯度濃度H2O2損傷 24 小時後使用 CCK-8 檢測（c）AC16 和（d） H9c2 的相對細胞活力。 ▲（e-f）在H2O2損傷 24 小時並進行各種處理後使用 CCK-8 檢測（e）AC16 和（f）H9c2 的細胞活力。 ▲（g-j）使用 IncuCyte 檢測 24 小時H2O2損傷及不同處理後，AC16（g-h）以及H9c2（i-j）細胞生長情況。

Rg1-ACDVs 在 MI/RI 大鼠模型中顯示出治療效果。 ▲（a）心肌注射 Rg1-ACDVs 治療 MI/RI 的示意圖。 ▲（b）超聲心動圖檢測心臟功能，隨後分析大鼠的（c）LVEF 和（d）LVFS。 ▲（e-f）測量血漿中心肌損傷標誌物（e）LDH 和（f）CK-MB 的水平。 ▲（g,h）H&E 染色。 ▲（i,j）Masson 染色。 ▲（k）TUNEL 染色顯示心肌組織切片中的凋亡細胞。

AC16細胞的轉錄組學分析表明，Rg1-ACDVs處理後DNA損傷減少。 ▲（a-g）AC16細胞的mRNA-Seq分析：（a）火山圖和（b）模型組與對照組之間鑑定出的DEG表達熱圖。Rg1-ACDVs和Rg1-EVs處理的AC16細胞的mRNA-Seq分析比較：（c）火山圖、（d）GO term富集、（e）KEGG通路富集和（f）GSEA分析，突出顯示與改善細胞周期和減少DNA損傷相關的通路。（g）代表性ROS標記物的FPKM。 ▲（h-i）H9c2 細胞和AC16 細胞Mito-Tracker 熒光圖結果表明Rg1-ACDVs攜帶更多線粒體成分。 ▲（j-k）H9c2 細胞和AC16 細胞的 Mito-Tracker 熒光強度流式細胞術分析。

Rg1-ACDVs 可在體內和體外降低心肌細胞的氧化應激。 ▲（a-b）使用流式細胞術檢測（a）AC16 和（b）H9c2 細胞中的 ROS 水平。 ▲（b-d）AC16 和H9c2 細胞 MitoTracker 和 MitoSOX 染色的統計分析，表明 Rg1-ACDVs 處理後線粒體 ROS 降低。 ▲（e）大鼠心肌組織中 DHE 染色的代表性熒光圖像，表明 Rg1-ACDVs 處理後 ROS 降低。 ▲（f-i）測量血漿中的 ROS 標誌物（f）SOD、（g）CAT、（h）GSH 和（i）MDA 的水平，顯示抗氧化酶活性增強和脂質過氧化降低。

Rg1-ACDV 可減輕 DNA 損傷，保護心肌細胞免受 MI/RI 損傷。 ▲（a-c）H9c2 細胞中γ -H2AX 和8-OHdG 表達的代表性免疫熒光圖像。 ▲（d-f）AC16 細胞中γ -H2AX 和8-OHdG 表達的代表性免疫熒光圖像。 ▲（g）SD大鼠心肌組織中γ -H2AX 的代表性免疫組織化學圖像。

研究結論

與傳統未處理且採用常規培養的細胞取得的囊泡相比，Rg1-ACDVs 在多個方面實現了顯著突破：

1、更高產量：囊泡產出提升近10倍，利於規模化生產；

2、更強功能性：富含修復DNA損傷和調節氧化應激的蛋白質與miRNA；

3、更優生物效應：在細胞實驗與動物模型中顯著降低心肌損傷，提升心功能，減少梗死面積。

該研究顺利获得組學與功能實驗分析，首次系統闡明了中藥活性成分增強納米囊泡治療效能的作用原理，進一步揭示了Rg1-ACDVs的核心機制優勢：

1、多組學賦能：Rg1促進幹細胞表達多種DNA修復、細胞周期及抗氧化通路相關基因；

2、囊泡貨載升級：相比未處理囊泡，Rg1-ACDVs中線粒體蛋白、核轉錄調控蛋白含量顯著提高；

3、保護心肌：Rg1-ACDVs顯著降低心肌細胞內活性氧（ROS），減少DNA斷裂標誌物γ-H2A和8-OHdG表達，達到強力抗氧化和心肌保護效果。

這不僅揭示了中藥單體能夠以「細胞激活器」身份介入生物製劑功能構建，更確立了「本草—成分—細胞調控—功能遞增」的中藥現代工程化路徑。未來，團隊將進一步探索中藥激活型囊泡的靶向遞送方式，如心臟支架塗層或吸入式給藥，為MI/RI等心血管重大疾病给予更精準、更高效的治療選擇。

這項成果充分體現了中西醫結合下「以現代科技激活傳統智慧」的科研理念，以經典本草為起點，顺利获得現代技術實現治療功能升級，為中醫藥參與前沿醫學科技創新给予了可複製、可拓展的新路徑，也彰顯了中醫藥在再生醫學時代的重要學科價值。

研究應用材料及設備

3D TableTrix® 微載體

① 更仿生：由數萬顆彈性三維多孔微載體組成，孔隙率>90%，粒徑大小可控於50-500μm區間， 均一度≤100μm，形成真正的3D仿生培養。 ② 資質全：該產品已取得2項CDE藥用輔料資質，登記號為【F20200000496；F20210000003】，3項FDA原料藥及藥用輔料資質，登記號為【DMF：037798、035481；MF：29721】 ③ 易收穫：特異性降解技術裂解微載體，收穫相較於傳統方式更高效更溫和。 ④ 更安全：擁有權威组织出具的裂解殘留檢測、細胞毒性、熱原反應、遺傳毒性、體內免疫毒理學相關質量評價報告以及溶血性、皮下注射局部刺激性、主動全身過敏性、腹腔注射給藥毒性等安全性評價報告。 ⑤ 易放大：顺利获得3D培養方式，結合韦德国际生物3D細胞智造平台全線產品可以實現全自動封閉式大規模細胞培養，實現千億量級細胞收穫。 ⑥ 更優質：顺利获得3D多孔可降解微載體+ 動態培養技術，進行三維培養，優勢顯著——培養細胞體積更小、遷徙能力更強，同時具備更卓越的免疫調節和組織修復潛能。

通訊作者：北京中醫藥大學研究員、博士研究生導師李春。

通訊作者：北京中醫藥大學副研究員、碩士研究生導師王婧宇。

【關於韦德国际】

北京韦德国际生物科技有限公司创建於2018年，由清華大學生物工程學院杜亞楠教授科研團隊領銜創建，清華大學參股共建。核心技術源於清華大學科技成果轉化，並憑藉此項技術榮登中國科協「科創中國」先導技術榜。作為國家級高新技術企業、國家級專精特新「小巨人」企業、潛在獨角獸企業，更取得國家科技部多項重點研發專項支持。

作為高質量三維細胞製造專家，韦德国际生物给予基於3D微載體的一站式定製化細胞規模化擴增整體解決方案，打造了原創3D細胞智造平台，實現規模化、自動化、智能化、密閉式的細胞藥物及其衍生品生產製備，以此幫助全球客戶建立最為先進的細胞藥物生產線。在開創【百億量級】幹細胞製備工藝管線後，加速向【千億量級】進發，致力於以3D細胞規模化智造技術賦能細胞與基因治療產業，惠及更多患者。