啮齿动物羊水干细胞胞外囊泡可挽救胎儿肺发育不全
2021-05-02 17:16:35   来源:   作者:  评论:0 点击:

关键字: 啮齿动物 | 羊水干细胞胞外囊泡 | 胎儿肺发育不全
胎儿肺部发育不全是一类常见的先天性疾病,其特征是肺部生长缺陷和成熟度下降。患有肺发育不全的婴儿中最常见的缺陷是先天性疝气(CDH)。尽管近年来研究和临床实践取得了长足的进展,但婴儿的发病率和死亡率仍然很高,这与肺部发育不全的严重程度直接相关。迄今为止,还没有有效的方法可以促进胎儿肺的生长和成熟。
在最近一项研究中,来自多伦多儿童医院的Augusto Zani团队以小鼠的实验对象,描述了一种基于干细胞的治疗方法,相关结果发表在最近的《Science Translational Medicine》杂志上。
在该研究中,作者首先建立了大鼠的胎儿肺脏发育不全模型,即在怀孕第9.5天给予孕鼠硝基苯酚处理,该药物主要针对视黄酸合成。在该模型中,整个窝的肺部发育不全程度与人类胎儿类似。与未受伤胎儿的肺部相比,硝基苯酚暴露在子宫内会导致胎儿细支气管分裂和空泡域减少。在此基础上,作者将大鼠羊水干细胞外周囊泡——AFSC-EV(平均大小为140±5 nm)处理分离自受损伤孕鼠假腺期(E14.5)收获的增生性肺外植体,表明其可改善分支形态发生。与未经处理的发育不良的肺外植体相比,经AFSC-EV处理的肺外植体的芽数和表面积增加,与健康组对照相似。
除胎儿肺生长受损外,肺发育不全的特征还在于其成熟度受影响,这是子宫暴露于硝基苯酚中的另一特征,表现为发育不良的肺部细胞增殖减少,上皮细胞分化延迟,远端远端祖细胞密度增加和表面活性剂蛋白C(SPC)表达降低。 AFSC-EV给药可挽救细胞增殖并改善上皮细胞分化,表现为降低SOX9 +细胞密度和增加SPC表达。
AFSC-EV对硝基苯酚损伤的发育不良的肺和呼吸道上皮细胞的影响与囊泡内容物的转移有关。为了研究其内容物,作者对AFSC-EV内部的蛋白质和RNA进行了差异分析。蛋白质组学分析鉴定了222种差异表达的蛋白质,其中没有一种具有与胎儿肺发育直接相关的功能。 相反地,AFSC-EVs包含与EV形成(HSPa和CD63),miRNA稳定化(膜联蛋白和Hnrnps)以及EV结构和功能等有关的蛋白。
为了测试AFSC-EV在体内的作用,作者建立了继发性胎兔肺发育不全的手术模型,该模型方便研究者们进行局部治疗。 为防止AFSC-EV流出,作者对兔胎儿进行了气管闭塞手术,这是目前针对某些CDH人类胎儿进行临床试验的标准程序。AFSC-EV给药可通过增加肺泡数量,减少肺泡壁厚度并促进肺泡脂肪成纤维细胞成熟来改善肺泡化。 此外,只有经AFSC-EV处理的肺部的骨形态发生蛋白(BMP)信号(BMP2,BMP4和Id1)改善,这些对肺泡成熟很重要。
综上,作者通过收集羊水干细胞(AFSC)的细胞外囊泡(EV),以及使用多种肺发育不全的胎儿啮齿动物模型(包括体外原代上皮细胞,类器官,以及体内模型),证明了AFSC-EV给药可促进分支形态发生和肺泡形成,恢复组织稳态,并刺激上皮细胞和成纤维细胞分化。研究结果表明,AFSC-EV具有不发达的胎儿肺部的再生能力,在肺发育不全的患者中也应该具有相应的治疗应用的潜力。

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