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吉林大学: 外泌体 miRNA改善 Rett小鼠模型的行为和运动功能

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发表于 2021-7-8 18:37:22 | 显示全部楼层 |阅读模式
吉林大学研究人员揭示外泌体 microRNA改善 Rett 小鼠模型的行为和运动功能

​一项研究表明,靶向神经细胞生长相关蛋白质受体的 microRNA 分子可改善Rett 综合征小鼠模型的行为和运动功能。

这些分子由被称为外泌体的微小囊泡携带并运输。这些外泌体源自人类泌尿系统干细胞。研究人员说,这些发现支持进一步发展这种策略,改善 Rett 患者的大脑功能和运动。他们的这项研究的题目为”人尿液来源的干细胞外泌体 miR-21-5p 通过 EPha4/TEK 促进神经发生并减轻 Rett 综合征”(Human urine-derived stemcell-derived exosomal miR-21-5p promotes neurogenesis to attenuate Rettsyndrome via the EPha4/TEK axis.),发表在了LaboratoryInvestigation杂志上。

Rett 综合征主要由影响大脑的 MECP2 基因突变引起,导致认知、感觉、情绪和运动障碍,以及呼吸、心脏和消化困难。

编码MeCP2 蛋白的基因是调节大脑发育和功能中起关键作用的基因。MeCP2 调节微小 RNA (miRNA) 的表达及产生,miRNA 是调节蛋白质产生的 RNA 短片段,对神经细胞(或神经元)的生长至关重要。
外泌体是细胞分泌的小囊泡,可运输蛋白质、脂肪、RNA 和 miRNA,影响其他细胞的功能。研究表明,来自泌尿系统干细胞或尿源性干细胞 (USC)的外泌体携带 miRNA 可以诱导神经细胞生长和脑损伤的恢复。比如,一种名为 miR-21-5p 的 miRNA 靶向 Eph 受体 A4 (EphA4) 的功能,该功能已知可调节神经细胞生长。

在这项研究中,使用 Rett 小鼠模型来检测携带 miR-21-5p 的 USC 外泌体(USC-Exos)对神经系统 Eph 受体的影响。这些实验是由吉林大学第二医院儿科宋星宇课题组的研究人员完成的。

USCs 是从新鲜的人类尿液中分离出来的,然后提取外泌体并与神经干细胞一起培养。神经干细胞是从正常小鼠的胚胎以及导致Rett 样疾病的突变胚胎中分离出来的神经干细胞。

共同孵育后,与未用外泌体处理的细胞相比,USC-Exos 被内化到神经干细胞,并促进了 Rett 干细胞向神经元的分化。

接下来,该研究团队证实,相对于正常细胞,Rett 组的 Epha4 表达增加。研究团队将 Rett 组细胞与 USC-Exos 孵育后,EPha4表达降低并再次促进分化,这表明 USC-Exos 诱导的 Rett 神经干细胞分化可能部分是由于抑制了 EPha4。

研究人员随后将 miR-21-5p 包装到 USC-Exos中,并证明 miR-21-5p 的表达和 Rett 神经干细胞中 EPha4 的阻断。此外,携带有 miR-21-5p 的 USC-Exos 也促进神经元干细胞分化。

“因此,通过外泌体转移并靶向 EPha4 的 miR-21-5p 是促进神经发生和神经元转化的机制之一。”研究人员补充道。

基于这些实验,他们研究了外泌体在 Rett 小鼠模型中的作用。USC-Exos 被注射到小鼠体内并进入大脑。与对照相比,证实了 miR-21-5p 表达增加以及 Eha4 表达降低。

最后,研究人员评估了用含有 miR-21-5p 的外泌体处理的 Rett 和对照小鼠的行为和运动功能能力。在未经治疗的 Rett 小鼠中,与对照小鼠相比,储存食物的能力显著降低。当用 USC-Exos 治疗时,这种能力在 Rett 小鼠中得到了增强。添加阻断 miR-21-5p 作用的分子后,经处理的 Rett 小鼠的食物储存能力降低,而在处理和未处理的小鼠之间没有发现筑巢能力的差异。

与对照组相比,未经治疗的 Rett 小鼠的抓握力较低,但在外泌体给药后有所改善。miR-21-5p 阻断剂抑制了这种改善。研究人员使用了莫里斯水迷宫实验,小鼠被放置在一个大的圆形水池中,并从水中逃到一个隐藏的平台上。与对照组相比,Rett 小鼠找到平台的时间增加,而用外泌体处理的 Rett 小鼠的时间缩短。与接受治疗的小鼠相比,miR-21-5p 阻断剂增加了逃逸时间。所有小鼠的空间搜索能力不受治疗的影响。
“因此,由于Rett 小鼠的行为、运动协调和认知功能显著降低,用人类 USC 衍生的外泌体 miR-21-5p 可以治疗并改善这些行为。”研究人员写道。

总而言之,这项研究表明来自 USC 的外泌体 miR-21-5p 通过调节 EphA4 促进早期神经发生,并强调了潜在的基于 USC 衍生的外泌体用于治疗 Rett 综合症。​

参考文献:
1. Human urine-derived stem cell-derived exosomal miR-21-5p promotes neurogenesis to attenuate Rett syndrome via the EPha4/TEK axis. Lab Invest 101(7):824-836.




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