阿尔兹海默病(Alzheimer's disease,AD)是老年痴呆最常见的类型,是一种严重损害患者记忆和认知功能的中枢神经系统退行性疾病。有统计数据,2018年全球约有5000万阿尔茨海默氏病患者,到2050年将达到1.52亿,阿尔兹海默病在世界范围内,给社会造成巨大的健康风险与经济负担,而目前尚无明确有效的根治方法。
在团队过去进行的研究中,已经证实人脐带来源的间充质干细胞(hucMSC)在AD小鼠模型中可以有效减轻脑内淀粉样蛋白(Aβ)在脑内的异常沉积并且缓解其神经炎症反应。然而,hucMSC在临床应用中,具有运输难度大、难以保持其生物学活性、其作用成分量化困难等局限性,因此,需要寻找一种可以模仿hucMSC功能同时规避其局限性的有效“脱细胞”治疗方法。
干细胞外泌体治疗AD带来新的研究进展
近年来,外泌体作为一个新型细胞外囊泡进入人们视野,由于其携带多种生物学活性物质且具有细胞间交流功能,科学家们预测,外泌体可能会成为理想的“脱细胞”治疗手段。大批研究团队已经证实,人脐带间充质干细胞来源的外泌体(hucMSC-exosomes)由于具有特殊的形态学和功能学特征,因而参与了多种疾病的发生、进程以及临床治疗。
间充质干细胞外泌体治疗AD的优势性
1、传递细胞源重要介质:HucMSC可以携带和传递人脐带间充质干细胞来源的重要的信号分子,如RNA、细胞因子和蛋白质等。
2、来源丰富、免疫调节:可以与来源于不同组织、器官的细胞形成细胞间信息传递系统,在增殖分化、免疫调节、氧化应激等途径发挥重要作用。
3、分泌营养因子:干细胞可分泌神经营养因子如NGF、脑源性神经营养因子(BDNF)、NT-3 等促进细胞存活,增加突触连接,改善认知功能;
4、方便运输:在临床应用中,hucMSC-exosomes除具有人脐带间充质干细胞所有优势外,还可以规避其临床应用中的局限性。HucMSC-exosomes易于量化、储存和运输。
5、信息传递:hucMSC-exosomes被证实可以通过血脑屏障(blood-brain barrier,BBB),实现外周循环与中枢神经系统的细胞间信息传递。
临床研究:
目的
1.对app/PS1双转基因小鼠进行hucMSC-exosomes尾静脉注射,观察hucMSC-exosomes对小鼠认知功能和脑内Aβ沉积的改善作用。
2.HucMSC-exosomes是否能通过改善神经炎症,从而促进Aβ的清除,发挥对AD的治疗作用。
3.hucMSC-exosomes是否能通过改善氧化应激损伤,从而减少Aβ生成,发挥对AD治疗作用。
为探究hucMSC-exosomes对AD动物模型的治疗作用,将6-7月龄app/PS1双转基因小鼠分为hucMSC-exosomes注射组和对照组,注射组给予hucMSC-exosomes尾静脉注射(30μg/只),对照组给予同体积对照组溶液(100μl/只),每两星期注射一次,连续注射四次后。
为进一步探究hucMSC-exosomes是否可以调节小胶质细胞激活,体外培养BV2细胞,并用Aβ处理形成AD小胶质细胞模型,分为hucMSC-exosomes治疗组和对照组。
为进一步探究hucMSC-exosomes在体外对神经细胞AD模型氧化应激的改善作用,采用Aβ处理的SH-SY5Y细胞,分为hucMSC-exosomes治疗组、对照组和空白对照组。
结果:
术后7-14天的随访观察发现,并未出现严重的不良反应。
1.HucMSC-exosomes可以调节神经炎症,促进Aβ的清除照组增加。以上结果表明,hucMSC-exosomes尾静脉注射促进了小鼠脑内小胶质细胞替代激活,发挥免疫调节作用,减轻神经炎症。
2.HucMSC-exosomes在体内外均可改善AD氧化应激,减少Aβ的生成
结论:
1.HucMSC-exosomes尾静脉注射可以改善AD小鼠认知功能,降低AD小鼠脑内Aβ斑块沉积和可溶性Aβ水平。
2.HucMSC-exosomes在体内外均可以改善AD氧化应激损伤,提高细胞活力,降低AD小鼠脑内AβPP分解酶(BACE1)的含量,减少Aβ生成。
3.HucMSC-exosomes可以在体内外抑制神经炎症,并且促进小胶质细胞替代激活,发挥抗炎作用,同时提高AD小鼠脑内Aβ水解酶NEP、IDE含量,促进Aβ的降解,从而减少脑内Aβ含量。(世联博研(Bioexcellence)世联博研Bioexcellence)
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