Wir haben die aufregendsten neuen Forschungen auf dem Gebiet der Genetik und Zellforschung der letzten Woche zusammengestellt.
Menschliche Exosomen, die aus Stammzellen im Urin geerntet wurden, bewirken Verjüngung bei Mäusen
Exosomen sind eine Klasse von extrazellulären Bläschen, membranumhüllte Pakete von Molekülen, die einen beträchtlichen Teil der chemischen Kommunikation zwischen den Zellen übernehmen. Die verschiedenen Arten von extrazellulären Vesikeln werden derzeit in einer Taxonomie nach ihrer Größe geordnet und nicht nach einer subtileren Kombination von Merkmalen. Diese subtilen Merkmale gibt es durchaus. Exosomen aus verschiedenen Zelltypen und unter verschiedenen Umweltbedingungen unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht voneinander. Die derzeitige Taxonomie der extrazellulären Vesikel zeigt, dass es an einem detaillierten Verständnis (a) der Mechanismen, die die Bildung extrazellulärer Vesikel bestimmen, sowie (b) der Faktoren, die den Inhalt extrazellulärer Vesikel bestimmen, fehlt.
Spannende Exosomen in der ästhetischen Dermatologie
Exosomen sind extrazelluläre Bläschen, die von allen Zelltypen produziert werden. Es handelt sich um kugelförmige Strukturen mit einem Durchmesser von 30 bis 160 nm, die aus einer Lipid-Doppelschicht bestehen und eine Vielzahl biologisch aktiver Substanzen wie Boten-RNA, Mikro-RNA, DNA, Proteine und Lipide einkapseln. Sie wurden 1983 entdeckt und es wurde angenommen, dass sie eine Form der zellulären Abfallbeseitigung darstellen. Der Begriff „Exosom“ wurde 1987 geprägt, als man erkannte, dass Exosomen eine Form der interzellulären Kommunikation und eine Methode der Übertragung von Makromolekülen zwischen Zellen darstellen. Hier finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen zu Exosomen.
Warum eine neue inhalierbare Lungenkrebsbehandlung so vielversprechend ist
Die Zellen im menschlichen Körper kommunizieren ständig miteinander. Eine wichtige Art der Kommunikation ist die Freisetzung von winzigen Kugeln, den sogenannten Exosomen. Diese tragen Fette, Proteine und genetisches Material, das bei der Regulierung von Schwangerschaft und Immunreaktionen bis hin zu Herzgesundheit und Nierenfunktion hilft.
Jetzt wurde eine neue Studie der Columbia University in Nature Nanotechnology gezeigt, dass diese „Nanoblasen“ durch Inhalation eine wirksame Immuntherapie direkt an schwer zu behandelnde Lungenkrebstumore abgeben können.
„Exosomen funktionieren wie Textnachrichten zwischen Zellen, sie senden und empfangen Informationen“, sagte der leitende Forscher Ke Cheng, PhD, Professor für biomedizinische Technik an der Columbia University. „Die Bedeutung dieser Studie liegt darin, dass Exosomen eine mRNA-basierte Behandlung lokal zu den Lungenkrebszellen bringen können, im Gegensatz zu einer systemischen Chemotherapie, die im ganzen Körper Nebenwirkungen haben kann. Und die Inhalation ist absolut nicht-invasiv. Sie brauchen keine Krankenschwester, die mit einer Infusionsnadel Ihre Haut durchsticht.“
Cheng erwartet, dass eine Studie am Menschen innerhalb von 5 Jahren beginnen könnte. Im Moment zieht seine Studie die Aufmerksamkeit auf sich, weil sie einen Fortschritt in drei Bereichen markiert, die bei Forschern und Biotech-Unternehmen gleichermaßen auf großes Interesse stoßen: Therapeutische Anwendungen von Exosomen, inhalierbare Behandlungen für Lungenkrankheiten und die sichere Verabreichung einer wirksamen Interleukin-12 (IL-12) Immuntherapie.
Von Basalzellen der Atemwege stammende Exosome unterdrücken den epithelial-mesenchymalen Übergang von Lungenzellen durch Hemmung der Expression von ANO1
Die Unterbrechung des epithelial-mesenchymalen Übergangs (EMT) von aktivierten Lungenzellen ist eine wichtige Strategie, um das Fortschreiten der idiopathischen Lungenfibrose (IPF) zu hemmen. Die vorliegende Studie untersuchte die Rolle von Exosomen aus Basalzellen der Atemwege auf die EMT von Lungenzellen und klärte den zugrunde liegenden Mechanismus auf. Die Exosomen wurden durch Nanopartikel-Tracking-Analyse, Transmissionselektronenmikroskopie und Marker-Nachweis charakterisiert. Die Rolle der Exosome auf die durch TGF-β1 induzierte EMT von Lungenepithelzellen und Lungenfibroblasten wurde nachgewiesen. Durch RNA-Sequenzierung wurden dysregulierte Gene in der mit Exosomen behandelten Gruppe untersucht, gefolgt von einer bioinformatischen Analyse. Einer der Kandidaten, Anoctamin-1 (ANO1), wurde für weitere Gain-and-Loss-Phänotyp-Tests ausgewählt. Ein Bleomycin-induziertes Lungenfibrosemodell wurde verwendet, um die Behandlungswirkung von Exosomen zu bewerten. Die Exosomen waren rundlich und exprimierten positiv CD63 und das Tumoranfälligkeitsgen 101 Protein. Die Behandlung mit Exosomen hemmte die EMT von Lungenzellen, die durch TGF-β1 aktiviert wurden. 4158 dysregulierte Gene wurden in der mit Exosomen behandelten Gruppe unter dem Schwellenwert des |log2 fold-change| Wertes >1 identifiziert und sie waren am Stoffwechsel verschiedener Moleküle sowie an bewegungsbezogenen biologischen Prozessen beteiligt. Ein Schlüsselgen, ANO1, wurde durch reverse Transkriptionsquantitative PCR nachgewiesen, dessen Überexpression die EMT von Lungenzellen auslöste. Im Gegensatz dazu kehrte die Ausschaltung von ANO1 die durch TGF-β1 induzierte EMT um. In-vivo-Tests zeigten, dass die Behandlung mit Exosomen die Lungenfibrose verbesserte und die durch Bleomycin induzierte Hochregulierung von ANO1 hemmte. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Exosomen aus Basalzellen der Atemwege die EMT von Lungenzellen durch die Herunterregulierung von ANO1 unterdrückten. Diese Exosomen stellen eine potenzielle therapeutische Option für Patienten mit IPF dar.
Identifizierung potentieller Biomarker für die Altersdiagnose von mesenchymalen Stammzellen, die von alten Spendern stammen
Hintergrund
Die klinische Anwendung von aus menschlichem Knochenmark gewonnenen mesenchymalen Stammzellen (MSCs) zur Behandlung refraktärer Erkrankungen hat bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Es besteht jedoch ein Bedarf an einer systematischen Bewertung der Qualität und Sicherheit von MSC, die von Spendern stammen. In dieser Studie haben wir versucht, einen potenziellen Faktor zu bewerten, der die Qualität beeinflussen könnte, nämlich das Alter des Spenders.
Methoden
Wir haben jeweils zwei Datensätze aus den Datenbanken Gene Expression Omnibus (GEO), GSE39035 und GSE97311, heruntergeladen, und zwar Proben von jungen (< 65 years of age) and old (> 65) Spendergruppen. Durch eine bioinformatische Analyse und experimentelle Validierung dieser Daten fanden wir heraus, dass MSZ, die von älteren Spendern stammen, zu einer unterschiedlichen Expression von Genprofilen im Vergleich zu denen von jungen Spendern führen und möglicherweise die Funktion von MSZ beeinträchtigen und sogar bösartige Tumoren hervorrufen können.
Ergebnisse
Wir identifizierten insgesamt 337 differentiell exprimierte Gene (DEGs), darunter zwei hochregulierte und acht herunterregulierte Gene aus den Datenbanken von GSE39035 und GSE97311. Wir identifizierten außerdem 13 Hub-Gene. Sechs von ihnen, TBX15, IGF1, GATA2, PITX2, SNAI1 und VCAN, wurden in der Human Protein Atlas-Datenbank bei vielen menschlichen Malignomen stark exprimiert. In dem In-vitro-Modell für seneszente MSC-Zellen bestätigte die qPCR-Analyse, dass alle sechs Hub-Gene in seneszenten MSCs hoch exprimiert wurden. Unsere Ergebnisse bestätigen, dass das Alter der Spender-MSCs einen signifikanten Einfluss auf die Genexpressionsprofile hat. Die MSCs von alten Spendern haben das Potenzial, eine Vielzahl von bösartigen Erkrankungen zu verursachen. Diese TBX15-, IGF1-, GATA2-, PITX2-, SNAI1- und VCAN-Gene könnten als potenzielle Biomarker für die Diagnose des Alterungszustands von Spender-MSCs verwendet werden und bewerten, ob MSCs, die von einem gealterten Spender stammen, für die Therapie in der Klinik eingesetzt werden können. Unsere Ergebnisse bieten eine diagnostische Grundlage für den klinischen Einsatz von MSZ zur Behandlung einer Vielzahl von Krankheiten.
Schlussfolgerungen
Unsere Ergebnisse liefern daher nicht nur Anhaltspunkte für den sicheren und standardisierten Einsatz von MSZ in der Klinik zur Behandlung verschiedener Krankheiten, sondern geben auch Einblicke in den Einsatz von Zellregenerationsansätzen zur Umkehrung des Alterungsprozesses und zur Unterstützung der Verjüngung.
