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药学院彭丽华在Nano letters上报道植物外泌体作为纳米载体递送miRNA刺激干细胞神经分化的新策略

发布时间:2021/10/12      信息来源:药学院办公网   |   浏览:20

诱导骨髓间充质干细胞(BMSCs)分化为神经细胞的策略,在治疗神经疾病方面具有重要的价值。然而,如何提高BMSCs有限的神经分化效率始终是一个巨大的挑战。近年来研究表明,miRNAs可作为一种有效的信号分子调控干细胞的神经分化。但是,miRNAs由于其自身特殊的理化性质,导致其体内外递送效率低下,是限制miRNA应用与转化的瓶颈问题之一。

2021929日,浙大药学院彭丽华研究小组在《Nano letters》杂志在线发表了题为Plant Exosomes As Novel Nanoplatforms for MicroRNA Transfer Stimulate Neural Differentiation of Stem Cells In Vitro and In Vivo的研究论文。该工作首次发现,人参衍生的外泌体纳米囊泡(G-Exos)可作为一种高效安全的载体,将其所包含的活性miRNAs高效递送给BMSCs,并进一步诱导其向神经细胞分化,在体内外均显示出良好的加速神经再生与传导功能修复的效果。

从人参当中提取分离外泌体,并进一步与蛋白药物共同装载于光控交联的水凝胶中,构建方便安全高效的多功能创伤修复凝胶敷料,成功实现了对自体干细胞的定向募集与诱导神经分化的程序性调控。

该研究成功从人参中提取出G-Exos,并通过基因测序技术,系统鉴别了人参来源外泌体中的miRNAs组成。随后通过GOKEGG富集性分析,预测了其在干细胞神经分化中的作用。体外细胞实验也证实,G-Exos可在较低浓度下,有效诱导干细胞神经样分化。钙离子动态成像和细胞膜片钳技术,亦证实诱导后的神经样细胞,细胞兴奋性显著提高。随后通过基因测序技术,进一步揭示了其机理,发现G-Exos在被干细胞摄取后,成功将20miRNAs递送进干细胞内,激活细胞内Pi3k等通路,诱导干细胞神经分化。

通过载有趋化因子和G-Exos的光交联水凝胶,构建体内模型。结果表明,该体系在体内可高效募集干细胞至创面并加速神经的再生。其作用机理之一被确认是通过激活Pi3k通路,提高神经营养因子表达,促进下游RAS通路开放,从而加速神经再生。

文章亮点:首次对人参外泌体所含的各类核酸进行了系统的鉴定分析与活性预测及验证,证明人参外泌体能够作为一种高效安全的纳米载体,将其所包含的活性miRNA传递给哺乳动物来源的间充质干细胞,诱导干细胞向神经细胞分化。该策略在神经再生医学领域如神经退行性疾病中有望发挥巨大的应用价值。该研究为外泌体用于核酸的递送与干细胞的分化及应用提供了新的内涵与借鉴。这一发现亦为传统中药的研究提供了新思路。

本文第一作者为药学院硕士研究生许学寒,通讯作者为彭丽华副教授


  原文链接:

    DOI:10.1021/acs.nanolett.1c02530https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c02530