在再生医学与基因治疗领域，如何安全、高效地将功能性核酸（如microRNA）递送至靶细胞，一直是技术瓶颈。尤其对于敏感且具有高度临床应用潜力的间充质干细胞（MSCs），传统阳离子聚合物载体往往面临两大难题：血清干扰导致转染效率骤降，以及高细胞毒性影响干细胞活性与增殖。

发表于《Nature Communications》（2025, 16:2022）的一项研究，提出了一种创新性纳米递送系统——APOs@BP（apolipoprotein-decorated black phosphorus nanocarrier），成功实现了在含血清条件下对MSCs的高效、低毒miRNA递送，并进一步引导其向神经元定向分化，为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的干细胞治疗提供了新范式。

一、传统载体困境：血清是“双刃剑”

MSCs在体外培养和体内移植过程中通常需要添加胎牛血清（FBS）以维持其存活、干性和功能。然而，血清中的蛋白质会与带正电荷的阳离子聚合物（如常用的聚乙烯亚胺PEI）结合，导致：

• 纳米复合物聚集或解离，降低miRNA稳定性；
• 细胞膜吸附受阻，削弱内吞效率；
• 最终表现为转染效率大幅下降。

该研究对比了两种不同分子量的PEI（10KPEI与25KPEI）在无血清与含10% FBS条件下的miRNA递送效果。结果显示，在含血清环境中，两者的转染效率均显著降低。更严重的是，25KPEI虽具备较强压缩核酸能力（N/P比=2），但其细胞毒性极高——MSCs存活率仅60.4%，并明显抑制细胞增殖，完全不适用于临床前研究。

二、APOs@BP：血清耐受型智能递送平台

研究团队开发的APOs@BP载体，核心由黑磷（BP）纳米片构成，表面修饰载脂蛋白（Apolipoproteins, APOs）。这一设计灵感源于天然脂蛋白穿越血脑屏障（BBB）的能力，赋予载体优异的生物相容性与靶向潜力。

载体制备过程

关键发现如下：

• 超高miRNA负载效率：在N/P比仅为1的条件下，APOs@BP对miRNA的包封效率优于N/P=2.5的10KPEI和N/P=2的25KPEI，表明其结构更利于核酸压缩与保护。
• 卓越的血清耐受性：在含10% FBS的培养基中，APOs@BP-FAM-miRNA的转染阳性细胞比例仍高达73.9%，而未修饰的BP、10KPEI和25KPEI组分别下降7.5倍、10.4倍和13.6倍。这意味着APOs@BP可在真实生理环境下稳定工作，无需牺牲血清以换取转染效率。
• 极低细胞毒性：无论在有无血清条件下，APOs@BP处理的MSCs存活率均>90%，显著优于25KPEI，且不影响细胞正常形态与增殖（典型梭形，CD44+/CD90+/CD105+，CD34-/CD45-）。

这些优势使APOs@BP成为目前唯一能在含血清条件下同时满足高转染效率与高生物相容性要求的MSC工程化工具。

治疗机制示意图

三、从体外到体内：实现MSC的神经定向分化

研究并未止步于递送效率验证，而是进一步构建了多功能治疗系统：将促神经分化的miR-124与可诱导神经分化的全反式维甲酸纳米颗粒（atRANP）共载于APOs@BP，形成APOs@atRANBP/miR-124-eMSCs。

在体外实验中，该系统成功激活MSCs的神经元分化通路。而在更具挑战性的APP/PS1阿尔茨海默病小鼠模型中，研究者通过脑立体定位注射将工程化MSCs精准递送至海马区——这是记忆与认知功能的关键脑区，也是AD病理损伤最严重的区域之一。

术后追踪显示：

• 移植的MSCs长期存活（>8周），无明显炎症或肿瘤形成；
• 在atRAN与miR-124协同作用下，大部分HNA标记的MSCs表达神经元标志物Tuj1和MAP2，而几乎不表达星形胶质细胞标志物GFAP；
• 相比之下，仅携带miR-124或仅携带atRAN的对照组则主要分化为胶质细胞，丧失治疗价值。

这证明APOs@atRANBP/miR-124系统可精确控制MSC命运，实现高效神经元定向分化，为修复受损神经环路奠定基础。

四、机制解析：APOs如何“欺骗”血清防御？

为何APOs修饰能赋予BP如此强大的血清耐受性？研究推测，APOs（如ApoE）可模拟天然脂蛋白，与血清中载脂蛋白受体结合，从而：

• 避免被免疫系统识别清除；
• 利用受体介导的内吞途径高效进入细胞；
• 维持纳米颗粒在血液循环及组织液中的稳定性。

这种“仿生伪装”策略，不仅提升了递送效率，也为未来开发穿越血脑屏障的中枢神经系统靶向载体提供了新思路。

五、玉研仪器脑立体定位仪：精准递送的“导航仪”

本研究的成功，离不开一项关键技术支撑——脑立体定位注射。将工程化MSCs准确注入小鼠海马区（坐标精确至微米级），是验证其体内分化潜能与治疗效果的前提。任何位置偏差都可能导致细胞无法定植于目标区域，从而影响实验结果的可靠性。

在此过程中，玉研仪器的脑立体定位仪发挥了不可替代的作用。该设备凭借高精度三维调节平台、稳定的动物固定系统及兼容多种注射针头的设计，确保了：

• 手术过程中动物头部绝对固定，减少操作误差；
• 注射深度与角度可重复、可量化；
• 微量细胞悬液（通常1–2 μL）能缓慢、均匀注入，避免组织损伤或回流。

正是这种精准、稳定、可重复的操作平台，使得研究者能够可靠地评估APOs@BP工程化MSCs在AD模型脑内的分布、存活与分化行为，为机制研究与疗效验证提供了坚实的技术保障。

结语

这项发表于《Nature Communications》的研究，不仅开发了一种突破血清限制的新型miRNA递送平台APOs@BP，更展示了其在干细胞工程与神经再生治疗中的巨大潜力。从体外高效转染，到体内精准分化，每一步都体现了多学科交叉创新的力量。而在这背后，玉研仪器脑立体定位仪作为关键实验设备，为神经科学领域的精准干预研究提供了不可或缺的技术支持。未来，随着此类智能递送系统与高精度操作平台的结合，干细胞治疗有望真正走向临床转化，为神经退行性疾病患者带来新希望。