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你所不知道的外囊泡

你所不知道的外囊泡 道特尔细胞应用
2022-05-06
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导读:未来十年干细胞外囊泡的发展无限

细胞外囊泡:是由细胞释放的各种具有膜结构的囊泡结构统称,广泛存在于细胞培养上清以及各种体液中,携带有细胞来源相关的多种蛋白质、脂类、DNA、mRNA、miRNA等,参与细胞间通讯、细胞迁移、血管新生和免疫调节等过程。外泌体(Exosomes)属于细胞外囊泡(Extracellular vesicles,EV)的一种,可由细胞产生释放的具有膜结构的囊泡结构,直径大小在30-150nm。同属于EV的还有微囊泡(MVs,100-1000nm)、凋亡小体(apoptotic body,50-5000nm)和癌小体(oncosomes,1-10μm)。




01——间充质干细胞外囊泡治疗心肌损伤重大突破

复旦大学附属中山医院心内科葛均波院士、黄浙勇副教授与复旦大学药学院庞志清副研究员合作开发了一种单核工程化修饰的间充质干细胞外囊泡,用于增强干细胞外囊泡缺血性损伤心肌的归巢和修复作用。相关成果于6月8日以《单核细胞仿生物修饰间充质干细胞外囊泡改善其对小鼠心肌缺血再灌注损伤的归巢》(Monocyte mimics improve mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicle homing in a mouse MI/RI model) 为题在线发表于生物材料与组织工程领域国际著名期刊《Biomaterials》上。


 

该文章报道了一种全新的工程化改造修饰细胞外囊泡及其靶向递送的策略。通过生物膜融合的工程化改造手段,单核细胞的仿生物赋予了干细胞外囊泡对损伤心脏显著增强的靶向趋化能力,为解决胞外囊泡产量低、归巢少、功效不确切等问题提供了新方法。

缺血性心脏病常导致大量的心肌细胞损伤和丢失。为了修复和重建心脏结构功能,以干细胞为基础的相关疗法已被广泛用于心脏修复的基础和临床研究。


大量研究已经证实干细胞疗法的获益来源于其分泌的保护性物质,包括胞外囊泡。但这些细胞外囊泡存在着体内半衰期短、缺乏靶向性、脱靶效应及低产量等问题,使得临床前研究结果不尽如人意,也极大了地限制了临床转化的可能性。因此,寻求新的手段和技术克服上述问题,以增强干细胞外囊泡治疗心脏等器官缺血性损伤的疗效,具有重要的理论和实践意义。


经工程化改造后,这种杂合干细胞外囊泡的生物学功能并无明显改变,依然保持了显著的心肌保护、促血管化和免疫调节等功效。同时,研究团队采用多模态成像技术证实,工程化胞外囊泡静脉注射后,能够靶向趋化并聚集于心肌损伤区域,这对以干细胞为基础的生物制剂的有效性和安全性是至关重要的。


该项研究表明,通过工程化改造的技术,利用仿生化修饰的策略,干细胞来源的治疗性胞外囊泡可被改造,并被赋予对特定疾病的器官组织靶向归巢能力,有可能成为推动干细胞外囊泡治疗缺血性损伤所致的心血管等疾病的有力推手,因此这项研究所开发的技术手段对于脏器损伤的修复和再生医学领域的相关研究具有重要的实践意义。 

中山医院心内科博士生张宁和宋亚楠主治医师为第一作者,中山医院心内科葛均波院士、黄浙勇副教授和复旦大学药学院庞志清副研究员为本文的共同通讯作者,复旦大学为唯一作者单位。该研究得到了来自国家自然科学基金重大研究计划项目、面上项目的支持。 



02——间充质干细胞外囊泡治疗和修复急慢性肾损伤                                

肾单位:包括肾小球、肾小管、集合管等。肾小球滤过毒素和水分,而肾小管主要是回吸收水分以及肾小球滤过的一些物质。肾小球的滤过功能很强大,可以将血液中的大部分毒素,以及小分子量的物质滤出,进入肾小管。而肾小管为了保持机体某些物质平衡,必须将肾小球滤过的物质充分的回吸收,才能保证机体各器官和系统在正常的生理范围之内。

背景:在不同的肾损伤模型中,干细胞尤其是间充质干细胞来源细胞外囊泡具有促再生潜力。

目的:综述了间充质干细胞来源细胞外囊泡在急性和慢性肾损伤临床前模型中的应用进展,及其在肾移植应用中的最新数据,此外讨论了提高细胞外囊泡治疗效果的新工程策略。



结果与结论:

①间充质干细胞来源细胞外囊泡在肾损伤治疗领域的研究已经广泛开展,动物实验证实间充质干细胞来源细胞外囊泡在急性和慢性肾损伤治疗中能够发挥肾脏保护作用并延缓疾病进展,具体机制涉及损伤细胞的重编程、细胞增殖和血管生成以及抑制细胞凋亡和炎症等,肾移植后立即给予细胞外囊泡可改善急性期和慢性期的缺血再灌注损伤。

②有关间充质干细胞来源细胞外囊泡治疗肾病的临床试验较少,有一项临床试验观察到服用脐血间充质干细胞来源细胞外囊泡1年后,慢性肾病患者的肾功能得到了改善。

③基于以上研究可见,间充质干细胞来源细胞外囊泡将有助于为急性和慢性肾损伤的有效治疗和修复等提供新的实验模型和依据,为临床治疗肾脏疾病开辟一条新的方向。


关键词: 急性肾损伤, 慢性肾病, 肾移植, 间充质干细胞, 细胞外囊泡, 外泌体, 肌酐, 尿素氮, 肾脏, 再生医学


03——脐带血来源的外囊泡,能全面改善组织器官的衰老状态

近期,来自华中科技大学的科研团队又在脐带血中发现了新的抗衰成份——源于间充质干细胞(MSC)的细胞外囊泡(EV)。研究者发现,这些“年轻”的外囊泡中含有多种抗衰老信号,不仅能够使衰老的骨髓源性MSC青春再回,直接用于小鼠的治疗也能够改善器官的衰老。


图片来源于百度百科


这项研究的通讯作者为郭安源、胡豫、李秋柏教授,雷倩博士后、高飞博士、刘腾博士并列第一作者。论文发表在《科学转化医学》上。

图片来源 pixabay

细胞外囊泡(EV)是外泌体和微泡的总称。外囊泡可以传递mRNA、microRNA、蛋白甚至细胞器给其他细胞,从而促进胞间通讯。外囊泡一直被认为是组织再生和修复的极好治疗载体。

外囊泡可以装载这么多物质,很早就有科学家认为,年轻血液的抗衰老奥秘里,肯定离不开外囊泡的作用。那么是否真的如此呢?

研究者从人类脐带血中分离了间充质干细胞(UC-MSCs),与成年人的骨髓源性间充质干细胞(AB-MSCs)分别培养,收集外囊泡进行RNA测序。UC-EV中的高差异表达基因明显更多,而且在后续的富集分析中可见,UC-EV的基因转录本与细胞周期、DNA复制和DNA修复高度相关。

UC-EV中富集与细胞周期更新有关的基因

当研究者将UC-EV与AB-MSC共培养,可以发现,UC-EV以剂量依赖的方式促进AB-MSC增殖,而且AB-MSC的衰老标志物β-半乳糖苷酶活性降低,细胞形成集落的能力增强。进一步分析发现,经处理的AB-MSC中IL-6等炎性因子丰度降低,端粒长度延长,处于S期的细胞也更多。

间充质干细胞是动物组织再生的重要细胞。骨髓间充质干细胞可以分化为骨细胞和脂肪细胞。

研究者分别在体内外检查了接受UC-EV后AB-MSC的分化情况,发现UC-EV可以促进MSC的成骨分化并削弱成脂分化。

可见UC-EV处理的AB-MSC(右)成骨能力更强

间充质干细胞对损伤修复也有重要意义,此前研究发现衰老的间充质干细胞会导致伤口修复受损。研究者在小鼠背部进行皮肤切除制造伤口,并给小鼠注射经UC-EV处理的AB-MSC。结果显示,比起注射了未经处理的AB-MSC和PBS的小鼠,实验组小鼠伤口恢复更快,且新生组织中存在更多的新生毛细血管和胶原沉积。

这说明经UC-EV处理的AB-MSC可以促进小鼠的创口愈合和血管生成。

胶原沉积(上)和血管生成(下)显著更多


那么绕过MSC,直接使用外囊泡来治疗会不会也有正面的效果呢?

研究者通过尾静脉给16个月大小鼠注射了UC-EV,每次注射40μg,每周3次持续4周。研究者发现,小鼠治疗之后,血浆中抗氧化成份活性显著提高,氧化应激和促炎细胞因子水平显著下降。

与此同时,小鼠的组织器官表型也得到了改善。小鼠的股骨远端骨小梁体积和面积增加,破骨细胞减少,成骨增加;小鼠肾细胞凋亡率显著降低;小鼠胸主动脉中层血管平滑肌细胞(VSMC)丢失显著改善。

这说明,UC-EV治疗衰老小鼠可以显著降低氧化应激和炎症因子,并改善多种形式的年龄相关器官退化。


那么究竟是外囊泡中的什么起到了逆转衰老的作用呢?

研究者分析了外囊泡中的成份,发现增殖细胞核抗原(PCNA)是关键。PCNA参与多种生物过程,包括细胞周期、DNA修复和端粒保护。实验中敲低PCNA会影响UC-EV对AB-MSC功能的改善,表明UC-EV的抗衰老效果至少部分通过PCNA实现。

此前已经有血浆置换治疗阿尔茨海默病的研究进入临床阶段,但使用血浆产品始终存在较大的风险。相比之下,UC-EV来源丰富,免疫原性较低,安全性较高,可以说是一种非常有前景的抗衰老工具


最后附段子一则。





道特尔医药细胞实验中心制备的细胞外囊泡,在通过多家同行业公司的样品对比中各项有效成分遥遥领先,是真正含有外泌体、微泡、凋亡小体和癌小体的外囊泡!

目前正与多家权威医疗单位联合,进行干细胞外囊泡治疗冠心病、头发再生调节的临床合作,相信在不久的未来,能给广大冠心病患者带来福音!

【声明】内容源于网络
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道特尔细胞应用
道特尔医药以细胞科研治疗、产品研发为主要方向,特别是利用体外基因诱导激活技术,改造和增强机体免疫调节能力,在自身免疫性疾病、糖尿病、IgA肾病-不孕症、干燥综合征、Ⅰ型糖尿病、类风湿性关节炎等方面的科研研究取得突破性进展。
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道特尔细胞应用 道特尔医药以细胞科研治疗、产品研发为主要方向,特别是利用体外基因诱导激活技术,改造和增强机体免疫调节能力,在自身免疫性疾病、糖尿病、IgA肾病-不孕症、干燥综合征、Ⅰ型糖尿病、类风湿性关节炎等方面的科研研究取得突破性进展。
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