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外泌体miRNA促骨组织修复研究
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外泌体miRNA促骨组织修复研究

间充质来源的外泌体被认为是组织修复重要载体,发现外泌体中的miRNA等生物分子对于揭示外泌体的组织修复机制具有重要意义。
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       外泌体作为研究热点在临床上有两个主要的用途,一方面可以作为标志物用于疾病的诊断预后,另一方面可以作为药物或基因的运载工具用于疾病的治疗。在组织损伤修复方面,目前已有广泛的报道,如促进细胞的增殖迁移,促进血管新生,调节免疫反应来促进创伤愈合与组织再生。

       2021年11月5日,陆军军医大学第一附属医院运动医学中心唐康来教授课题组揭示:过表达Scx的骨髓间充质干细胞(BMMSC)通过外泌体途径抑制破骨细胞分化并促进腱骨愈合的分子机制。研究结果以“MiR-6924-5p-rich exosomes derived from genetically modified Scleraxis-over expressing PDGFRα (+) BMMSCs as novel nanotherapeutics for treating osteolysis during tendon-bone healing and improving healing strength”为题发表生物材料领域国际权威期刊Biomaterials(IF=12.479)杂志上。

       多项研究表明转录因子Scleraxis (Scx)的过表达有助于骨形成,于是研究人员首先构建了稳定表达 Scx的BMMSC,发现其分泌的外泌体在体外能显著抑制破骨细胞分化(图1A),在体内可有效缓解小鼠腱骨愈合模型中腱骨界面的骨溶解,促进腱骨愈合强度(图1B)。

图1稳定表达Scx的BMMSC促进腱骨愈合

       随后为了研究其作用机制,研究人员对外泌体中的miRNA表达谱进行高通量测序分析(华盈生物提供服务),发现相较于没有过表达Scx的BMMSC外泌体,miR-6924-5p在过表达Scx的BMMSC外泌体中高度富集(图2A),且在检测到的miRNA中,miR-6924-5p的reads数最高(图2B)。通过靶基因功能富集发现,差异miRNA靶基因GO分析显示生物学过程与髓细胞分化相关(图2C),且KEGG显示miRNA靶基因与破骨细胞分化密切相关(图2D)。

图2稳定表达Scx的BMMSC分泌外泌体富含miR-6924-5p

       通过体外(图3A)和体内的功能实验(图3B)确认miR-6924-5p是BMMSCScx来源的外泌体调控破骨细胞分化和促进腱骨愈合的关键分子。最后,结合生物信息学分析(图3C)和双荧光素酶报告系统,研究人员筛选出破骨细胞分化相关基因OCSTAMP和CXCL12是miR-6924-5p的靶基因(图3D)。

图3稳定表达Scx的BMMSC通过外泌体miR-6924-5p发挥作用

       综上,该研究发现了以Scx过表达的工程化BMMSC来源外泌体为基础的纳米疗法可抑制腱骨界面早期骨溶解的发生并增强腱骨愈合强,为腱骨愈合的生物疗法提供了新的治疗选择和新的研究策略。

 

文献原文:Feng W, Jin Q, Ming-Yu Y, et al. MiR-6924-5p-rich exosomes derived from genetically modified Scleraxis-overexpressing PDGFRα(+) BMMSCs as novel nanotherapeutics for treating osteolysis during tendon-bone healing and improving healing strength. Biomaterials. 2021 Dec;279:121242.

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发布时间:2021-08-11 17:21:10

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