《黄芪甲苷静脉注射增加间充质干细胞外泌体中的PDHA1治疗心肌梗死》

  • 来源专题:再生医学与脑科学
  • 编译者: 蒋君
  • 发布时间:2025-07-21
  • 急性心肌梗死(AMI)对健康构成威胁,发病率和死亡率高,对公共卫生系统构成挑战。本研究旨在探讨黄芪甲苷IV(AS-IV)联合间充质干细胞(MSC)来源的外泌体(Exo)治疗AMI的疗效和潜在靶点。通过心脏超声评估心功能,通过TTC染色观察心肌梗死区域,采用TUNEL染色分析细胞凋亡,ELISA检测心肌组织中IL-6和TNF-α,评估AS-IV通过MSC外泌体治疗AMI的效果。蛋白质组学揭示了 AS-IV 对 MSC 外泌体蛋白质组成的影响。然后,基于PDHA1(丙酮酸脱氢酶E1组分亚基α)验证了AS-IV通过MSC外泌体改善心肌梗死的机制。在氧-葡萄糖剥夺 (OGD) 条件下,评估沉默 PDHA1 对 H9c2 细胞的影响。通过MSC外泌体完成PDHA1介导的AMIAS-IV治疗后,采用HE染色分析心肌损伤,ELISA和流式细胞术检测炎症因子和氧化应激水平,WB检测PDHA1蛋白表达。与假手术组相比,所有实验组的心脏结构和功能指标均表现出显著的损害,而AS-IV、MSC-Exo和MSC-AS-Exo在急性心肌梗死模型大鼠的心功能上均有显著改善,尤其是AS-IV治疗的MSC-exo组效果最好。蛋白质组学分析显示,与MSC-Exo组相比,MSC-AS-Exo组上调106种蛋白质,下调80种蛋白质。PDHA1作为富集途径的核心蛋白,可能是MSC-AS-Exo对心肌梗死的治疗作用的关键蛋白。PDHA1对AS-Exo的心脏保护作用至关重要,PDHA1的缺失显著损害了MSC-AS-Exo的改善作用。在OGD条件下,沉默PDHA1加剧了H9c2细胞中细胞增殖能力下降、细胞凋亡增加、线粒体膜电位降低、活性氧(ROS)水平升高和ATP降低。与MSC-AS-Exo相比,沉默PDHA1导致MSC-AS-Exo对心脏功能的保护减弱,抑制组织病理学恢复,抗氧化能力降低,炎症增加。综上所述,AS-IV通过刺激MSC分泌Exo和增强丙酮酸脱氢酶α(PDHA1)的表达来提高急性心肌梗死(AMI)的治疗效果,PDHA1可能是其关键靶点。
  • 原文来源:https://www.nature.com/articles/s41598-025-08628-5
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    • 特发性肺纤维化(Idiopathic Pulmonary Fibrosis, IPF)作为一种慢性进行性间质性肺疾病,以其不可逆的肺结构破坏和持续加重的呼吸功能障碍为特征,患者诊断后中位生存期仅3-5年。目前除肺移植外缺乏有效治疗手段,但器官短缺、免疫排斥等难题限制了其临床应用。近年来,间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells, MSCs)因其强大的旁分泌功能和组织修复能力成为研究热点,而其分泌的小细胞外囊泡(small Extracellular Vesicles, sEvs)作为天然生物活性分子载体,可规避细胞治疗中的安全风险,展现出巨大的治疗潜力。然而,sEvs临床应用仍面临三大挑战:缺乏符合良好生产规范(Good Manufacturing Practice, GMP)标准的大规模生产工艺、治疗分子机制不明确以及基于临床疗效的质量控制标准缺失。 针对这些问题,Xin Wang、Lingjiao Meng等研究人员在《Stem Cell Reviews and Reports》发表了最新研究成果,系统建立了脐带间充质干细胞来源sEvs(UC-sEvs)的GMP级生产工艺和质量控制体系,并深入揭示了UC-sEvs通过miR-146a-5p/TRAF6/IRAK1轴调控巨噬细胞功能缓解肺纤维化的作用机制,为IPF的sEvs治疗提供了从生产到临床应用的完整解决方案。 本研究采用的主要技术方法包括:①从健康志愿者脐带中建立符合GMP标准的UC-MSCs细胞库并进行系统鉴定;②通过切向流过滤结合超速离心法规模化分离UC-sEvs;③借助纳米流式检测、电镜技术和蛋白免疫印迹对sEvs进行物理特性和生物标志物鉴定;④构建博来霉素(Bleomycin, BLM)诱导的小鼠IPF模型,采用雾化吸入方式进行sEvs给药;⑤通过RNA测序和qPCR技术筛选并验证关键治疗性miRNA;⑥利用细胞模型(MLE-12肺上皮细胞、THP-1巨噬细胞)开展功能验证实验。 Setup of the GMPgrade Process and QC Strategy on the Basis of Quality by Design 研究人员基于质量源于设计(QbD)理念,建立了覆盖上游细胞培养系统、中游富集系统(TFF系统)和下游分离系统(超速离心系统)的全流程质量控制策略。通过主细胞库(MCB)和生产后细胞库(PPCB)的建立,确保细胞来源的可追溯性和稳定性。三批UC-sEvs制剂的表征显示:颗粒浓度(1.92-2.56×10 12 particles/批次)、粒径分布(60.25-67.75 nm)、纯度(膜成分占比90.2%)等关键指标高度一致,且符合国际细胞外囊泡研究学会(ISEV)指南要求。 GMP-Grade QC of UC-sEvs Based on the Pathological Mechanism of IPF to Ensure Efficacy in Therapeutic Applications 功能验证表明,UC-sEvs可被人皮肤成纤维细胞(HSF)和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)有效内化,促进细胞增殖并降低活性氧(ROS)水平。更重要的是,UC-sEvs能显著抑制M1型巨噬细胞极化(* P<0.001),证实其具有免疫调节功能。 UC-sEv is Taken Up by Pulmonary Macrophages and Reduces Mortality and the Inflammatory Response in Mice After Bleomycin Injury 在BLM诱导的IPF小鼠模型中,雾化吸入UC-sEvs使小鼠存活率从37.5%显著提升至75%(P<0.01)。组织学分析显示,治疗组肺泡结构破坏减轻,炎症细胞浸润减少,肺泡面积占比显著增加(*P<0.05)。支气管肺泡灌洗液(BALF)中总蛋白、炎症细胞总数、中性粒细胞和单核细胞数量均显著下降,炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β水平也明显降低。 UC-sEv Effectively Inhibits the Progression of Pulmonary Fibrosis and Protects the Endothelium From Damage in IPF Mice 长期疗效观察发现,UC-sEv治疗显著降低肺组织胶原沉积和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)表达,Ashcroft评分明显改善(**P<0.01)。免疫荧光显示,治疗组巨噬细胞(CD68 + )在纤维化区域的聚集减少,血管内皮细胞(CD31 + )与α-SMA的共定位现象减弱,表明UC-sEvs能保护血管内皮完整性并抑制纤维化进展。 MiRNA Profiles in Three UC-sEv Batches RNA测序发现三批UC-sEvs的miRNA表达谱高度相似,其中miR-146a-5p表达稳定(批间差异CV%<20%)且含量丰富。通过功能筛选确认其与抗炎、抗纤维化过程密切相关。 UC-sEv Treatment Alleviated BLM-induced Inflammatory and Fibrosis Responses Through the miR-146a-5p/TRAF6/IRAK1 Axis 机制研究表明,过表达miR-146a-5p的sEvs(sEv-miR146a + )能显著抑制BLM处理的MLE-12细胞产生IL-6( P<0.01)和IL-1β( P<0.0001),并降低TGF-β1诱导的α-SMA表达( **P<0.0001)。在动物模型中,UC-sEv治疗上调肺组织miR-146a-5p水平,同时下调其靶基因TRAF6和IRAK1的表达,证实通过负向调控炎症通路发挥治疗作用。 研究结论部分强调,本研究首次将GMP质量控制理念贯穿于UC-sEvs研发全过程,建立了一套覆盖生产工艺、质量标准和作用机制的完整体系。研究发现UC-sEvs可通过递送miR-146a-5p靶向巨噬细胞中的TRAF6/IRAK1通路,调控免疫微环境并抑制纤维化进程。更重要的是,研究提出的质量控制标准(包括颗粒蛋白比≥4×10 8 particles/μg、miR-146a-5p作为关键质控分子等)为sEvs的临床应用提供了直接参考。该成果不仅阐明了sEvs治疗IPF的分子机制,更重要的是搭建了从基础研究到临床转化的桥梁,对推动细胞外囊泡治疗的标准化和产业化具有重大意义。 研究的局限性在于尚未直接证实sEvs调控巨噬细胞功能与纤维化缓解的因果关系,以及缺乏miR-146a-5p过表达/敲除sEvs的体内对比实验。这些问题的深入探讨将为进一步优化治疗策略提供新方向。
  • 《间充质干细胞衍生的外泌体用于缓解阿尔茨海默病致病性的特性和治疗潜力的见解:系统评价》

    • 来源专题:再生医学与脑科学
    • 编译者:蒋君
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    • 阿尔茨海默病 (AD) 仍然是一种无法治愈的进行性神经退行性疾病。AD 的治疗依赖于仅缓解症状的药物。在最近的研究中,间充质干细胞 (MSC) -外泌体已被标记为具有治疗 AD 的治疗潜力。本研究旨在系统地回顾和分析专注于 MSC 衍生外泌体的分离、表征和来源的研究结果,这些外泌体用于揭示这些靶向 AD 的外泌体的治疗潜力,使用体外和体内模型。据推测,MSC-外泌体通过发挥各种作用方式表现出对 AD 治疗的高度治疗潜力。PubMed、Scopus 和 Medline 用于查找 2016 年 1 月至 2020 年 12 月期间的相关已发表作品,使用分配的关键字,包括“阿尔茨海默病”、“分泌组”和“外泌体”。仅选择和分析符合预定义纳入/排除标准的研究文章。使用健康评估和翻译办公室工具 (OHAT) 评估偏倚风险。本综述共纳入 17 项符合条件的体内和体外研究。骨髓来源的干细胞 (BMSC) 是最常用的外泌体分离来源,尽管对脂肪来源干细胞 (ADSC) 和人脐带干细胞 (HUCSC) 的外泌体的研究提供了有关其特性的更多信息。当评估偏倚风险时,这些研究呈现出不同程度的偏倚。值得注意的是,体外和体内研究揭示了 MSC 外泌体通过不同的作用方式缓解 AD 病理的神经保护特性。我们的综述发现,大多数 MSC 外泌体可以降解 Aβ 斑块,增强神经发生,通过小胶质细胞激活消除神经炎症反应,调节细胞凋亡并减少氧化应激。还发现外泌体 micro-RNA 的递送可以减少神经炎症。本综述的结果提供了令人信服的系统证据,强调了 MSC 衍生外泌体作为治疗 AD 的无细胞(无细胞)疗法的前瞻性来源的治疗特性。