Wir haben die aufregendsten neuen Forschungen auf dem Gebiet der Genetik und Zellforschung der letzten Woche zusammengestellt.
Die Rolle von Exosomen in der Pathophysiologie der Sepsis: Einblicke in Organfunktionsstörungen und potenzielle Biomarker
Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind Werkzeuge für die interzelluläre Kommunikation und vermitteln molekulare Transportprozesse. Neuere Studien haben gezeigt, dass EVs maßgeblich an Immunprozessen beteiligt sind, darunter auch an der Sepsis. Sepsis ist eine dysregulierte Immunantwort auf Infektionen, die systemische Entzündungen und Multiorganversagen auslöst und somit eine lebensbedrohliche Erkrankung darstellt. Obwohl umfangreiche Forschungen an Tieren durchgeführt wurden, sind die komplexen Entzündungsmechanismen, die beim Menschen zu sepsisbedingtem Organversagen führen, noch nicht vollständig geklärt. Jüngste Studien haben sich auf sekretierte Exosomen konzentriert, kleine extrazelluläre Vesikel aus verschiedenen Körperzellen, und haben Aufschluss über ihre Beteiligung an der Pathophysiologie der Sepsis gegeben. Während einer Sepsis verändern sich Inhalt, Konzentration und Funktion der Exosomen, was sich erheblich auf den Stoffwechsel des Endothels, die Herz-Kreislauf-Funktionen und die Gerinnung auswirkt. Die Untersuchung der Rolle des Exosomeninhalts bei der Pathogenese der Sepsis ist vielversprechend für das Verständnis der molekularen Grundlagen der Sepsis beim Menschen. Diese Übersicht untersucht den Beitrag aktivierter Immunzellen und sekretierter Exosomen verschiedener Körperzellen zur Funktionsstörung lebenswichtiger Organe bei Sepsis und liefert Erkenntnisse über potenzielle molekulare Biomarker zur Vorhersage von Organversagen bei septischem Schock.
Exosomen aus menschlichen Nabelschnur-Stammzellen unterdrücken die Umwandlung von Makrophagen in Myofibroblasten und lindern die Fibrose der Nieren.
Nierenfibrose, eine fortschreitende Vernarbung der Niere, lässt sich bislang nicht wirksam behandeln. Exosomen aus mesenchymalen Stammzellen der menschlichen Nabelschnur (HucMSC-Exos) sind aufgrund ihrer entzündungshemmenden Eigenschaften vielversprechend für die Behandlung von Nierenerkrankungen. Diese Studie untersucht ihr Potenzial zur Verringerung der Nierenfibrose, indem sie auf die Makrophagen-zu-Myofibroblasten-Transformation (MMT) abzielt, einen wichtigen Treiber der Fibrose. Wir verwendeten ein Mausmodell mit einseitiger Harnleiterobstruktion (UUO) und kultivierten Zellen, die dem transformierenden Wachstumsfaktor β (TGF-β) ausgesetzt waren, um die MMT nachzuahmen. HucMSC-Exos wurden UUO-Mäusen verabreicht und ihre Auswirkungen auf die Nierenfunktion und Fibrose bewertet. Zusätzlich wurden RNA-Sequenzierung und Zellanalysen durchgeführt, um die Mechanismen aufzuklären, durch die HucMSC-Exos die MMT hemmen. Die Behandlung mit HucMSC-Exos reduzierte die Nierenschädigung und Fibrose bei UUO-Mäusen signifikant. Sie regulierten Marker der Fibrose (Kollagen I, Vimentin, Alpha-Glattmuskel-Aktin) herunter und unterdrückten die MMT (α-SMA⁺F4/80⁺-Zellen). Darüber hinaus erwies sich ARNTL, ein spezifisches Molekül, als potenzielles Ziel von HucMSC-Exos bei der Hemmung von MMT und damit der Vorbeugung von Fibrose. HucMSC-Exos verringern wirksam die Nierenfibrose durch Unterdrückung von MMT, was eine neue therapeutische Strategie für die Behandlung von Nierenschäden und Fibrose nahelegt.
Exosomale miR-423-5p abgeleitet von Zerebrospinalflüssigkeit Pulsationsstress stimulierte Osteoblasten verbessert die Angiogenese von Endothel Zellen über DUSP8/ERK1/2 Signalweg Verbesserung
Von Osteoblasten (OBs) abgesonderte Exosomen können die Angiogenese von Endothelzellen (ECs) regulieren. Es ist jedoch unbekannt, ob Stress durch die Pulsation der Zerebrospinalflüssigkeit (CSFP), eine spezielle mechanische Stimulation, die Kommunikation der Zellen im Rahmen der Angiogenese beeinflussen kann. In dieser Studie wurde die Wirkung von Exosomen aus CSFP-stressstimulierten OBs auf die Angiogenese von ECs untersucht. Zunächst wurden OBs in einem CSFP-Bioreaktor kultiviert und die aus OBs gewonnenen Exosomen isoliert und identifiziert. Um die Wirkung von CSFP-stressstimulierten, aus OBs gewonnenen Exosomen (CSFP-Exos) auf die Angiogenese von ECs zu untersuchen, wurden ein Cell Counting Kit 8-Test, ein Transwell-Migrationstest, ein Wundheilungsmigrationstest und ein Röhrenbildungstest durchgeführt. Anschließend wurde Hochdurchsatz-RNA-Sequenzierung verwendet, um die miRNA-Profile von nicht-CSFP-stressstimulierten, aus OBs stammenden Exosomen (NCSFP-Exos) und CSFP-Exos zu bestimmen, und der Luciferase-Reportergen-Assay wurde durchgeführt, um die Bindung von miR-423-5p an DUSP8 zu bestätigen. Darüber hinaus wurde der Matrigel-Plug-Assay durchgeführt, um zu untersuchen, ob exosomales miR-423-5p in vivo die gleichen Wirkungen hat. Unsere Ergebnisse deuteten darauf hin, dass CSFP-Exos die Angiogenese von ECs fördern kann und miR-423-5p in CSFP-Exos angereichert war. Darüber hinaus könnte miR-423-5p die Wirkung der Angiogenese fördern, indem es direkt auf die dualspezifische Phosphatase 8 (DUSP8) abzielt, die den ERK1/2-Signalweg hemmt. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass exosomales miR-423-5p, das aus CSFP-stressstimulierten OBs stammt, die Angiogenese von ECs über den DUSP8/ERK1/2-Signalweg fördern könnte.
Die Auswirkungen von Exosomen aus verschiedenen Zell- Quellen a8> Quellen auf die Differenzierung von Knochenmark- a14> mark mesenchymale Stamm zellen in schwann zellen
Hintergrund Mesenchymale Stammzellen aus dem Knochenmark (BMSCs) können sich bei einer Verletzung peripherer Nerven zu Schwann-Zellen (SCs) differenzieren. In unserer früheren Forschung haben wir gezeigt, dass von SCs stammende Exosomen (SC-Exos) eine direkte induzierende Rolle spielen, während von Fibroblasten stammende Exosomen (Fb-Exos) keine offensichtliche induzierende Rolle haben. Die induzierende Rolle von Exosomen aus neuralen Stammzellen (NSC-Exos) wurde ebenfalls umfassend bestätigt. Es gibt jedoch keine Studien, die die induzierenden Wirkungen dieser drei Zelltypen gleichzeitig verglichen haben. Daher untersuchte diese Studie die Wirkung dieser drei zellabgeleiteten Exosomen auf die Induktion der Differenzierung von BMSCs zu SCs und erforschte die Rolle verschiedener Exosomen bei der Förderung der Differenzierung von Stammzellen zu SCs-Zellen. Außerdem wurde ein Vergleich zwischen den beiden Gruppen mittels RNA-Sequenzierung durchgeführt, um den Bereich der Zielgene und der damit verbundenen Genwege weiter einzugrenzen und ihre entsprechenden Mechanismen zu untersuchen.
Materialien und Methoden
Wir haben Exosomen aus SCs, Fibroblasten (Fb) und neuralen Stammzellen (NSC) extrahiert und anschließend die Fähigkeit dieser Exosomen untersucht, unter verschiedenen Kulturbedingungen eine Differenzierung zu BMSCs zu induzieren. Die Expressionsniveaus von Schlüsselproteinen und Genmarkern wurden in induzierten Zellen mittels Fluoreszenz-Immunoassays, Western Blotting und Polymerasekettenreaktion (PCR) nachgewiesen; anschließend haben wir die relativen Induktionseffekte unter verschiedenen Bedingungen statistisch verglichen. Schließlich haben wir die drei Arten von Exosomen mittels RNA-Seq analysiert, um Zielgene und verwandte Genwege vorherzusagen.
Ergebnisse
BMSCs wurden in drei Medien kultiviert: konventionell (keine Induktion), vorinduziert oder vorinduziert + ursprüngliches Induktionsmedium (ODM) mit Exosomen desselben Zellursprungs unter verschiedenen Kulturbedingungen. Durch separate Zugabe der drei verschiedenen Exosomentypen war die Gesamtinduktion der BMSCs zur Differenzierung in SCs signifikant erhöht (P<0,05). Die Induktionsfähigkeit wurde wie folgt eingestuft: vorinduziert + ODM + Exosomengruppe vorinduziert + Exosomengruppe > keine Induktion + Exosomengruppe>. Unter Verwendung von Exosomen aus unterschiedlichen Zellquellen unter denselben Kulturbedingungen beobachteten wir unter den drei Kulturbedingungen die folgenden Trends: RSC96-Exos-Gruppe ≥ NSC-Exos-Gruppe > Fb-Exos-Gruppe. Die Gesamtfähigkeit, BMSCs in SCs zu induzieren, war in der RSC96-Exos-Gruppe und der NSC-Exos-Gruppe signifikant höher. Obwohl es beim Vergleich dieser beiden Gruppen keinen signifikanten Unterschied in der Induktionseffizienz gab, war die Gesamtinduktionsfähigkeit der RSC96-Exos-Gruppe etwas höher als die der NSC-Exos-Gruppe. Durch Kombination der Ergebnisse der Differenzierungsinduktion mit den RNA-Sequenzdaten wurden die drei Exosomentypen in drei Vergleichsgruppen unterteilt: RSC vs. NSC, RSC vs. Fb und NSC vs. Fb. Wir identifizierten in diesen drei Gruppen 203 unterschiedlich exprimierte mRNA-Zielgene. Zwei differentiell exprimierte Gene wurden gleichzeitig hochreguliert, nämlich Riboflavinkinase (RFK, ENSRNOG00000022273) und ribosomale RNA-Verarbeitung 36 (Rrp36, ENSRNOG00000017836). Wir konnten keine ko-hochregulierten Zielgene für die miRNAs identifizieren, jedoch ein Zielgen der lncRNAs, nämlich ENSRNOG00000065005. Die Analyse identifizierte 90 GO-Begriffe im Zusammenhang mit Nerven und Axonen in den mRNAs; zusätzlich identifizierten KEGG-Anreicherung und GASA-Analyse 13 gemeinsame differentielle Expressionswege in den drei Gruppen.
Schlussfolgerungen Unsere Analyse ergab, dass die Kulturbedingungen vor der Induktion + ODM + RSC96/NSC-Exos für die Induktion und Differenzierung am günstigsten waren. RSC96-Exos und NSC-Exos zeigten eine deutlich höhere Differenzierungseffizienz von BMSCs zu SCs. Obwohl kein statistischer Unterschied festzustellen war, deuteten die Daten auf einen Vorteil für RSC96-Exos hin. Wir identifizierten 203 unterschiedlich exprimierte mRNAs zwischen den drei Gruppen, wobei zwei unterschiedlich exprimierte Ziel-mRNAs hochreguliert waren, nämlich Riboflavinkinase (RFK, ENSRNOG00000022273) und Ribosomal-RNA-Prozessierung 36 (Rrp36, ENSRNOG00000017836). 90 GO-Terme standen im Zusammenhang mit Nerven und Axonen. Schließlich identifizierten wir 13 gemeinsame differentiell exprimierte Signalwege in unseren drei Exosomtypen. Es besteht die Hoffnung, dass die Effizienz der Induktion der Differenzierung von BMSCs zu SCs verbessert werden kann, was Patienten Hoffnung und mehr Optionen für die klinische Behandlung bietet.
Fortschritte bei der Kombination von Stammzell-Exosomen mit Medizinprodukten – die neue Richtung für Kombinationsprodukte
Exosomen mit nanoskaligen Abmessungen spielen eine entscheidende Rolle bei der Gewebeentwicklung und -funktion. Es wurde bestätigt, dass aus Stammzellen gewonnene Exosomen verschiedene Komponenten zur Gewebereparatur enthalten und somit als natürliche Medikamente Potenzial für die Behandlung von Krankheiten und die regenerative Medizin bieten. Allerdings sind Herausforderungen wie die gezielte Implantation und die kontrollierte Freisetzung während der Anwendung von Exosomen nach wie vor wichtige Bereiche, die angegangen werden müssen, um ihre biologische Wirksamkeit zu verbessern. Die Entwicklung von Medizinprodukten könnte eine hervorragende Plattform für die Verbesserung der Bioverfügbarkeit von Medikamenten bieten. Daher bieten Kombinationsprodukte aus aus Stammzellen gewonnenen Exosomen und medizinischen Geräten neues Potenzial für die Erweiterung der therapeutischen Perspektiven von Exosomen. Dieser Überblick bietet einen detaillierten Überblick über die Forschungsfront von aus Stammzellen gewonnenen Exosomen in Verbindung mit medizinischen Geräten und fasst die voraussichtlichen Herausforderungen und Aussichten für die Zukunft zusammen.
