Wir haben die aufregendsten neuen Forschungen auf dem Gebiet der Genetik und Zellforschung der letzten Woche zusammengestellt.
Das therapeutische Potenzial von Exosomen und matrixgebundenen Nanovesikeln aus menschlichen mesenchymalen Stromazellen aus der Nabelschnur bei der Behandlung von Osteoarthritis
Osteoarthritis (OA) ist eine degenerative Gelenkerkrankung mit begrenzten therapeutischen Möglichkeiten, bei der Entzündungen eine entscheidende Rolle beim Fortschreiten der Krankheit spielen. Extrazelluläre Vesikel (EV), die aus mesenchymalen Stromazellen (MSC) gewonnen werden, haben sich als therapeutischer Ansatz für OA erwiesen, indem sie Entzündungen modulieren und degenerative Prozesse im Gelenk lindern. In dieser Studie wurde die therapeutische Wirkung von zwei Arten von EV – Exosomen und matrixgebundene Nanovesikel (MBV) – die beide aus menschlichen Nabelschnur-MSC (UC-MSC) gewonnen wurden, mittels differentieller Ultrazentrifugation auf die Behandlung von OA untersucht. Zur Untersuchung der entzündungshemmenden Eigenschaften von EV in vitro wurden verschiedene Phänotypen menschlicher Monozyten-Makrophagen (MDM) verwendet, und in vivo wurde das mediale Meniskektomie-induzierte Rattenmodell der Kniearthrose (MMx) verwendet. Die Studie ergab, dass beide EV die pro-inflammatorischen Zytokine IL-6 und TNF-α in MDM reduzierten. Exosomen zeigten jedoch überlegene Ergebnisse, indem sie die extrazelluläre Matrix (ECM) des hyalinen Knorpels bewahrten und die Synovitis effektiver reduzierten als MBVs. Darüber hinaus senkten die Exosomen Entzündungsmarker (TNF-α, iNOS) und erhöhten die Arg-1-Expression in Makrophagen und synovialen Fibroblasten, was auf eine stärkere entzündungshemmende Wirkung hinweist. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass UC-MSC-Exosomen eine vielversprechende therapeutische Option für OA darstellen, die das Potenzial hat, Entzündungen zu modulieren und die Regeneration von Gelenkgewebe zu fördern.
Exosomen aus menschlichen Fettstammzellen verhindern das Fortschreiten der Osteonekrose des Hüftkopfes
Hintergrund
Die Osteonekrose des Hüftkopfes (ONFH) betrifft vor allem junge Menschen und ist eine der Hauptursachen für eine Hüfttotalendoprothese in dieser Bevölkerungsgruppe. Gelenkerhaltende regenerative Therapien mit Kerndekompression (CD), die mit Zellen, Wachstumsfaktoren und Knochenersatzstoffen angereichert sind, wurden entwickelt, sind aber nicht umfassend validiert. Exosomen entwickeln sich zu einer vielversprechenden regenerativen Therapie. Aus menschlichen Fettstammzellen (hADSC) gewonnene Exosomen zeigen angiogene und wundheilende Wirkungen auf geschädigtes und krankes Gewebe, was auf ihre potenzielle Wirksamkeit bei der Behandlung von ONFH im Frühstadium hindeutet. Wir wollten die Wirksamkeit von aus hADSC gewonnenen Exosomen auf der Basis von CD in einem mittelgroßen Tiermodell (Kaninchen) untersuchen.
Methoden
Exosomen wurden mithilfe der Ultrafiltrationsfiltertechnik aus den Kulturüberständen von zwei Arten von hADSCs extrahiert. Die Charakterisierung der Exosomen erfolgte durch Nanopartikel-Tracking-Analyse, Transmissionselektronenmikroskopie und den Nachweis spezifischer Biomarker (CD9, CD63 und CD81) durch Western Blotting. Achtzehn Kaninchen wurden einem chirurgischen Gefäßverschluss und intramuskulären Kortikosteroidinjektionen unterzogen, um ONFH zu induzieren. Gleichzeitig wurde eine CD-Behandlung mit lokaler Verabreichung von hADSC-abgeleiteten Exosomen (Exosomengruppe) oder Kochsalzlösung (Kontrollgruppe) durchgeführt. Die Femurköpfe wurden 4, 8 und 12 Wochen postoperativ entnommen und mittels Mikro-Computertomographie und Gewebefärbung untersucht, um die schützende Wirkung auf Osteonekrose, Angiogenese und Osteogenese zu beurteilen.
Ergebnisse
Die Exosomen wiesen eine durchschnittliche Partikelkonzentration von 1,8 × 1012 bzw. 1,8 × 109 Partikel/ml auf, mit einer durchschnittlichen Partikelgrößenverteilung von 61,2 ± 14,7 bzw. 123,1 ± 46,3 nm, und wurden durch spezifische Biomarker bestätigt. Die Exosomengruppe wies eine signifikante Verringerung der schweren Progression der ONFH auf die Stadien 3 oder 4 der modifizierten Ficat- und Arlet-Klassifikation auf, verglichen mit der Kontrollgruppe, in der es vier Fälle von Stadium 3 oder 4 gab. Die Exosomengruppe wies signifikant weniger leere Lakunen im subchondralen Knochenbereich(p < 0,05) und signifikant weniger Gelenkknorpelschäden(p < 0,05) auf als die entsprechende Kontrollgruppe. Es gab keine signifikanten Unterschiede in der Anzahl der Mikrogefäße, der trabekulären Struktur des Knochens oder dem Volumen des neuen Knochens in der medialen Region der CD.
Schlussfolgerungen
Aus hADSC gewonnene Exosomen können das Fortschreiten von ONFH verhindern, indem sie Osteonekrose und Knorpelschäden hemmen. Die Ultrafiltrationsfiltertechnik ist effektiv für die Exosomenextraktion, was darauf hindeutet, dass Exosomen als therapeutisches Mittel für ONFH in Frage kommen…
