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J Orthop Transla:不同细胞的外泌体源性microRNA货物在治疗脊柱损伤中的潜力

脊髓损伤(Spinal Cord Injury, SCI)是一种毁灭性的神经系统疾病,会给患者带来严重的身心伤害,并给社会带来巨大的经济负担。SCI具有复杂和灾难性的临床和病理过程,分为直接机械性原发性损伤和继发性级联损伤。其中继发性损伤涉及多种因素,如血脑屏障功能障碍、局部炎症、神经胶质或纤维化瘢痕形成、神经元死亡、脱髓鞘和神经通路中断等。对 SCI 的病理学和病因学的深刻理解对于激发新的治疗概念和治疗方法具有重要意义。外泌体是一种复杂的脂质膜结构,几乎由各种植物和动物细胞分泌。近年来,因外泌体可以将其有价值的货物(如蛋白质、脂质、RNA)通过生理屏障(如血脑屏障等)运输到靶细胞并发挥通讯和调节活性的能力,成为了SCI治疗领域的新热点。在外泌体携带的货物中,microRNAs 通过调节其mRNA 靶标,在SCI的病理过程中发挥重要作用,并在SCI的诊断和治疗中具有巨大潜力。

近日,来自天津医科大学总医院骨外科冯世庆宁广智教授团队的研究人员系统的讨论了由不同细胞来源的外泌体SCI中转运的miRNA的作用,这些外泌体有望发挥 SCI 特异性治疗能力。相关内容以“Potentialof different cells-derived exosomal microRNA cargos for treating spinal cordinjury.“为题发表在国际杂志Journal of Orthopaedic Translation2021, 25;31:33-40)上。本文的第一作者为天津医科大学总医院博士研究生潘大宇和硕士研究生刘伟啸

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MicroRNA是在植物、动物和病毒中发现的一种没有编码的小RNA分子(包括大约22个核苷酸)。它们可以通过将 mRNA 链切割成两个片段来使 RNA 沉默。转录后基因的表达可以通过缩短 poly(A) 尾来调节 mRNA 的稳定性并降低 mRNA 向蛋白质的有效转化。超过70%的miRNA在中枢神经系统 (CNS)中表达。在SCI的进展过程中,许多miRNA是这一过程的重要调节剂。含有遗传物质(如 miRNA-486、miRNA-21、miRNA-133b和 miRNA-126 等)的MSC来源的外泌体可作为一种无细胞治疗策略,具有促进SCI后功能性恢复的巨大潜力。同时其本身可作为 SCI 的生物标志物。有趣的是,神经元来源的miR-21治疗增强了SCI模型中的神经保护作用,同时miR-21靶标 PTEN81 的过表达降低了 TBI模型的神经毒性。与此同时,miR-21通过减少星形胶质细胞肥大和胶质瘢痕形成与靶向小胶质细胞 FasL,可减少中风模型中小胶质细胞介导的神经元死亡,在SCI后的胶质细胞活动中扮演者至关重要的作用。

小胶质细胞外泌体 miR-124-3p 可以通过靶向 Rela/ApoE 信号通路减少神经变性并改善认知结果。其表达水平的下调是各种疾病中神经炎症的指标,例如实验性自身免疫性脑脊髓炎和脑内出血。目前,研究人员证实 miR-124-3p 有利于小胶质细胞的抗炎 M2 极化,并通过小胶质细胞外泌体的转移对受损神经元发挥抗炎作用,这表明小胶质细胞外泌体 miR-124-3p 是SCI 治疗的潜在治疗靶点。

少突胶质细胞前体细胞系 Oli-neu 可以分泌携带 miR-9 和 miR-19a 的外泌体来降低神经元 DCX 的表达。两种miRNA都被预测与DCX结合。因此,神经元DCX的下调表达可能是由外泌体miRNA介导的。DCX 作为一种微管稳定蛋白,在神经元分化过程中被下调。外泌体介导的 DCX 下调可能对神经系统的程序至关重要。因此,少突胶质细胞前体细胞释放的外泌体携带的 miRNA 可能在 SCI 后的神经可塑性中发挥重要作用。

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图1 不同细胞源性外泌体的功能

参考文献:

Potential of different cells-derived exosomal microRNAcargos for treating spinal cord injury , JOrthop Translat. 2021, 25, 31:33-40.

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