Wir haben die aufregendsten neuen Forschungen auf dem Gebiet der Genetik und Zellforschung der letzten Woche zusammengestellt.
Mechanisch beanspruchte, aus Osteozyten stammende Exosomen enthielten miR-3110-5p und miR-3058-3p und förderten die osteoblastische Differenzierung.
Hintergrund
Osteozyten sind wichtige mechanosensorische Zellen im Knochen, und mechanisch stimulierte Osteozyten produzieren Exosomen, die die Osteogenese induzieren können. Mikro-RNAs (miRNAs) sind wichtige Bestandteile von Exosomen, und einige miRNAs in Osteozyten regulieren die osteogene Differenzierung. Frühere Studien haben gezeigt, dass einige unterschiedlich exprimierte miRNAs in mechanisch beanspruchten Osteozyten wahrscheinlich die osteoblastische Differenzierung beeinflussen. Daher ist das Screening und die Auswahl von miRNAs, die die osteogene Differenzierung in Exosomen mechanisch stimulierter Osteozyten regulieren, von großer Bedeutung.
Ergebnisse
Eine mechanische Zugspannung von 2500 με bei 0,5 Hz, 1 Stunde pro Tag über 3 Tage, erhöhte die Prostaglandin-E2- (PGE2) und Insulin-ähnlichen Wachstumsfaktor-1- (IGF-1) Spiegel sowie die Stickstoffmonoxid-Synthase- (NOS) Aktivität von MLO-Y4-Osteozyten und förderte die osteogene Differenzierung von MC3T3-E1-Osteoblasten. Vierzehn miRNAs, die nur in MLO-Y4-Osteozyten, die mit mechanischer Zugspannung stimuliert wurden, unterschiedlich exprimiert wurden, wurden untersucht, und die miRNAs, die mit der Osteogenese in Zusammenhang stehen, wurden identifiziert. Vier unterschiedlich exprimierte miRNAs (miR-1930-3p, miR-3110-5p, miR-3090-3p und miR-3058-3p) wurden nur in mechanisch beanspruchten Osteozyten gefunden, und die vier miRNAs, acht Ziel-mRNAs, die nur in mechanisch beanspruchten Osteoblasten unterschiedlich exprimiert wurden, wurden ebenfalls identifiziert. Darüber hinaus förderten die von mechanisch beanspruchten Osteozyten stammenden Exosomen die osteoblastische Differenzierung von MC3T3-E1-Zellen in vitro, die Exosomen wurden von Osteoblasten internalisiert, und die in mechanisch beanspruchten Osteozyten hochregulierten miR-3110-5p und miR-3058-3p waren beide in den Exosomen erhöht, was mittels reverser Transkriptions-Quantitative-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) verifiziert wurde.
Schlussfolgerungen
In Osteozyten induzierte eine mechanische Zugspannung von 2500 με bei 0,5 Hz die vierzehn unterschiedlich exprimierten miRNAs, die sich wahrscheinlich in Exosomen von Osteozyten befanden und an der Osteogenese beteiligt waren. Die mechanisch beanspruchten, aus Osteozyten stammenden Exosomen, die erhöhte Mengen an miR-3110-5p und miR-3058-3p (zwei der 14 miRNAs) enthielten, förderten die osteoblastische Differenzierung.
Pflanzliche exosomähnliche Nanovesikel: Ein neuartiges Nanowerkzeug für die Behandlung von Krankheiten
Exosomen sind extrazelluläre Vesikel, die aus doppelschichtigen Phospholipidmembranen bestehen und von eukaryotischen Zellen ausgeschieden werden. Sie werden über die zelluläre Exozytose freigesetzt, enthalten DNA, RNA, Proteine und andere Substanzen und sind an verschiedenen zellulären Kommunikationsprozessen zwischen Geweben und Organen beteiligt. Seit der Entdeckung der Exosomen im Jahr 1983 sind tierische Exosomen aufgrund ihrer guten Biokompatibilität und Homing-Effekte zu einem Forschungsschwerpunkt für die Verabreichung kleinmolekularer Wirkstoffe in der Biologie, Medizin und anderen Bereichen geworden. Jüngste Studien haben gezeigt, dass pflanzliche exosomähnliche Nanovesikel (PELNVs) bestimmte biologische Wirkungen wie entzündungshemmende und tumorhemmende Eigenschaften aufweisen und nur minimale toxische Nebenwirkungen haben. Da sie reich an aktiven Lipidmolekülen mit bestimmten pharmakologischen Wirkungen sind, könnten PELNVs neuartige Träger für die Verabreichung von Medikamenten sein. In dieser Übersicht werden die biologische Bildung und Wirkungen, die Isolierung und Extraktion von PELNVs sowie die Eigenschaften beim Transport von Medikamenten als Träger zusammengefasst, um neue Ideen und Methoden für die zukünftige Forschung zu pflanzlichen exosomähnlichen Nanovesikeln zu liefern.
Bewertung der Wirksamkeit von aus mesenchymalen Stammzellen gewonnenen Exosomen in präklinischen Modellen der Osteoarthritis
Hintergrund Osteoarthritis (OA) ist eine häufige degenerative Erkrankung, die sowohl Menschen als auch Tiere betrifft und zu anhaltenden Schmerzen und Gelenkdeformitäten führt. Ihre zunehmende Verbreitung stellt weltweit eine erhebliche Herausforderung für das öffentliche Gesundheitswesen und die Tiermedizin dar. Trotz umfangreicher Forschung sind die molekularen Mechanismen, die der Pathogenese der OA zugrunde liegen, noch immer kaum verstanden, was die Entwicklung wirksamer Behandlungsstrategien erschwert. Exosomen, kleine endosomale Membran-Mikrovesikel, haben sich als interessante Vehikel für die interzelluläre Kommunikation und die Verabreichung von Medikamenten bei einer Vielzahl von Krankheiten, darunter auch OA, herausgestellt. Ihre Wirksamkeit und Wirkungsweise in präklinischen OA-Modellen müssen jedoch noch weiter untersucht werden.
Methoden
Wir haben mehrere Datenbanken aus den Jahren 2016 bis 2023 auf Originalstudien zur Exosomenbehandlung in präklinischen OA-Modellen analysiert. Die Einschlusskriterien umfassten Studien, in denen Exosomen aus mesenchymalen Stammzellen (MSCs) sowohl in menschlichen als auch in tierischen OA-Modellen verwendet wurden. Mithilfe einer thematischen Synthese und Datenextraktion wurden Forschungsmerkmale, Dosierungsverfahren und Wirksamkeitsergebnisse untersucht. Die Qualität der eingeschlossenen Studien wurde anhand anerkannter Kriterien bewertet, und es wurde eine statistische Analyse durchgeführt, um die Wirksamkeit der Exosomenbehandlung bei der Senkung der Osteoarthritis Research Society International (OARSI)-Werte zu bestimmen.
Ergebnisse
Unsere Studie umfasste dreizehn begutachtete Artikel, die sowohl Human- als auch Tiermodelle für OA betrachteten. In den meisten Studien wurden aus dem Knochenmark gewonnene MSC-Exosomen intraartikulär verabreicht. Die Analyse der OARSI-Scores ergab eine deutliche Verringerung der Gelenkverschlechterung nach der Exosomtherapie. Die Quellenanalyse zeigte, dass die Exosomenbehandlung mit MSCs aus menschlichen und tierischen Quellen durchweg wirksam war. Eine Bewertung der Studienqualität ergab jedoch potenzielle Verzerrungen und Einschränkungen, was die Notwendigkeit weiterer Forschung zur Validierung dieser Ergebnisse und zur Verfeinerung der Therapieoptionen für die Behandlung von OA unterstreicht.
Exosomen abgeleitet von menschlichen amniotischen mesenchymalen Stammzellen Zellen fördern die Angiogenese in hUVECs durch die Abgabe neuer miRNA N-194
Hintergrund Untersuchung der Wirkung und des Mechanismus von Exosomen aus menschlichen amniotischen mesenchymalen Stammzellen (hAMSC-Exos) zur Förderung der Angiogenese.
Methoden HAMSC-Exos wurden mittels Ultrazentrifugation isoliert und mittels Transmissionselektronenmikroskopie, NTA und Western Blot charakterisiert. Die Aufnahme von hAMSC-Exos durch hUVECs wurde mittels PKH-26-Markierung analysiert, und die Wirkung von hAMSC-Exos auf die Angiogenese wurde in menschlichen Nabelschnurvenen-Endothelzellen (hUVECs) mittels Zellviabilitätsassay, Transwell-Migrationsassay, Matrigel-Röhrchenbildungsassay und Matrigel-Plug-Assays in Nacktmäusen analysiert. Bioinformatische Methoden wurden verwendet, um miRNA-Hochdurchsatz-Sequenzierungsdaten von hAMSC-Exos zu analysieren, und RT-qPCR wurde verwendet, um die neuen miRNAs zu validieren. HAMSC-Exos mit hoher und niedriger N-194-Expression wurden durch Transfektion erhalten. Die Zielgene wurden mit TargetScan vorhergesagt, und die mRNA- und Proteinexpression potenzieller Zielgene wurde nach Transfektion mit N-194-Mimetika mittels RT-qPCR und Western Blot analysiert. Die Interaktion zwischen miRNAs und Zielgenen wurde mit dem Dual-Luciferase-Reporter-Assay nachgewiesen. Die Zielgene wurden durch Transfektion in hUVECs überexprimiert. Die Rolle der Zielgene beim Einfluss von N-194 auf die Zellfunktion wurde durch Analyse der Angiogenese bestimmt.
Ergebnisse Die extrahierten hAMSC-Exos zeigten unter dem Transmissionselektronenmikroskop eine teatoähnliche Struktur, und die NTA-Ergebnisse ergaben eine Partikelgröße von 115,6 ± 38,6 nm. Die positive Expression von CD9, CD63 und CD81 wurde mittels Western Blot bestätigt. Die Behandlung von hUVECs mit hAMSC-Exos führte zu einer signifikanten Steigerung der Zellproliferation, Migration und Angiogenese. HAMSC-Exos enthielten die neuen miRNAs N-194, N-314, N-19, N-393 und N-481, wobei die Expression von N-194 höher war. Die Exos, die aus hAMSCs stammten, die mit FAM-N-194-Mimetika transfiziert wurden, waren in der Lage, FAM-N-194-Mimetika an hUVECs abzugeben. Die hAMSC-Exos mit hohem N-194-Gehalt förderten die Angiogenese in hUVECs signifikant. Die Transfektion mit N-194-Mimetika reduzierte die mRNA- und Proteinkonzentrationen des potenziellen Zielgens ING5 signifikant, und N-194-Mimetika reduzierten die von Wildtyp-Reportergenvektoren für ING5 exprimierten Luciferase-Aktivitäten signifikant. Die Überexpression von ING5 reduzierte die angiogene Kapazität von hUVECs signifikant. Die Überexpression von ING5 unterdrückte die Expression von HSP27 und PLCG2.
Schlussfolgerungen HAMSC-Exos fördert die Angiogenese in hUVECs durch die Zufuhr des neuartigen miRNA N-194, das auf ING5 abzielt.
Der vergleichende Effekt von Plasma-Exosomen junger und alter Menschen auf die Expression der Gene BCL-2 und BAX in hämatopoetischen Stammzellen
Apoptose kann die Differenzierung hämatopoetischer Stammzellen (HSCs) stören, was sich auf die Alterung auswirken kann. Daher bestand das Hauptziel dieser Studie darin, die Wirkung von Plasma-Exosomen von jungen und alten Menschen auf die Expression der Gene Bcl-2-assoziiertes X (BAX) und B-Zell-Lymphom 2 (BCL-2) in den HSCs zu vergleichen. Plasmaproben wurden von vier älteren und vier jüngeren Erwachsenen entnommen, die im Zeitraum August 2022–September 2022 von der Bluttransfusionsorganisation Teheran-Iran bezogen wurden. Anschließend wurden die Exosomen der Proben extrahiert und mithilfe von DLS, TEM und dem Oberflächenmarker CD63 analysiert. HSCs wurden aus Nabelschnurblutzellen isoliert. Der MTT-Test wurde verwendet, um die Lebensfähigkeit von mit Exosomen behandelten HSCs bei Dosen von 5 und 10 μg/ml zu bewerten. Die Expression der Gene BAX und BCL-2 in den Zellen wurde mithilfe von Echtzeit-PCR untersucht. Um die Unterschiede zwischen den fünf Gruppen zu untersuchen, wurde eine univariate Varianzanalyse (ANOVA) durchgeführt. Die Lebensfähigkeit der HSZ wurde durch die Exosomen von jungen und alten Menschen nicht im Vergleich zur Kontrollgruppe beeinträchtigt (P = 0,453). Exosomen von jungen Menschen (Dosen 5 und 10 µg/ml) hatten im Vergleich zur Kontrollgruppe keine signifikanten Auswirkungen auf die Expression von BAX (P = 0,746 bzw. P = 0,345) und BCL-2 (P = 0,773 bzw. P = 0,461) in den HSZ. Nach Verwendung von Exosomen aus dem Plasma älterer Personen (Dosis 10 µg/ml) war das BAX-Gen im Vergleich zur Kontrollgruppe signifikant hochreguliert und das BCL-2-Gen signifikant herunterreguliert (P = 0,001 bzw. P = 0,002). Aktuelle Forschungsergebnisse zeigen, dass Exosomen älterer Menschen das BAX/BCL-2-Verhältnis in aus Nabelschnurblut gewonnenen HSZ im Vergleich zur Kontrollgruppe und zu jüngeren Gruppen erhöhen können.
Erforschung der aufkommenden Anwendungsbereiche für aus Milch gewonnene Exosomen
In den letzten Jahren hat die Milchwirtschaft einen starken Anstieg der Nachfrage nach innovativen Produkten mit Mehrwert erlebt, die den sich wandelnden Bedürfnissen gesundheitsbewusster Verbraucher gerecht werden.
Unter diesen Innovationen zeichnen sich Exosomen aus Milch durch ihre außergewöhnliche Stabilität im Magen-Darm-Trakt aus.
Diese in Milch natürlich vorkommenden Vesikel in Nanogröße entwickeln sich zu einer vielversprechenden neuen Plattform für Therapeutika, Nutrazeutika und funktionelle Lebensmittel.
Entdecken Sie die kommenden transformativen Trends mit unserem Trendbericht für die Milchwirtschaft 2024.
Die intranasale Verabreichung von Exosomen aus mesenchymalen Stammzellen der Nabelschnur lindert die Parkinson-Krankheit.
Die Parkinson-Krankheit (PD) ist eine häufige und komplexe neurodegenerative Erkrankung. Diese Krankheit ist typischerweise durch die Bildung von Lewy-Körperchen in mehreren Hirnregionen und den Verlust dopaminerger Neuronen in der Substantia nigra pars compacta gekennzeichnet, was zu nicht-motorischen Symptomen (z. B. Geruchssinnstörungen) und motorischen Funktionsstörungen im Spätstadium führt. Bislang gibt es noch keine wirksame Heilung für die Parkinson-Krankheit. Angesichts der neuroprotektiven Wirkung von Exosomen haben wir untersucht, ob die intranasale Verabreichung von Exosomen aus mesenchymalen Stammzellen der Nabelschnur die Verhaltensfunktionen bei PD-Mäusen verbessern kann. Zunächst wurden die Exosomen von den Zellen in vitro und in vivo endozytiert, was darauf hindeutet, dass Exosomen die Blut-Hirn-Schranke überwinden können. Zweitens stellten wir fest, dass sowohl die motorischen als auch die nicht-motorischen Funktionen der PD-Modelle während der intranasalen Exosomenbehandlung wirksam verbessert wurden. Schließlich wurde die Aktivität der Neuronen im Riechkolben verbessert und der Verlust dopaminerger Neuronen in der Substantia nigra pars compacta rückgängig gemacht. Darüber hinaus schwächten Exosomen die Aktivierung von Mikroglia und Astrozyten ab, was zu einer geringen Entzündung im Gehirn führte. Zusammenfassend lieferte unsere Studie eine neue Referenz für die klinische Anwendung von Exosomen bei der Behandlung von Parkinson.
