為了對抗衰老,人類想出了無窮多的方法,其中最為瘋狂的不過“換血逆轉(zhuǎn)衰老”,這故事可謂波瀾起伏懸念叢生,然而年輕血液中是否真的存在所謂“年輕因子”呢?
2017年,Tony Wyss-Coray團(tuán)隊曾在臍帶血中尋找到能夠改善腦功能的TIMP2蛋白。近期,來自華中科技大學(xué)的科研團(tuán)隊又在臍帶血中發(fā)現(xiàn)了新的抗衰成份——源于間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)的細(xì)胞外囊泡(EV)。研究者發(fā)現(xiàn),這些“年輕”的外囊泡中含有多種抗衰老信號,不僅能夠使衰老的骨髓源性MSC青春再回,直接用于小鼠的治療也能夠改善器官的衰老。
這項研究的通訊作者為郭安源、胡豫、李秋柏教授,雷倩博士后、高飛博士、劉騰博士并列第一作者。論文發(fā)表在《科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上[1]。
細(xì)胞外囊泡(EV)是外泌體和微泡的總稱。外囊泡可以傳遞mRNA、microRNA、蛋白甚至細(xì)胞器給其他細(xì)胞,從而促進(jìn)胞間通訊。外囊泡一直被認(rèn)為是組織再生和修復(fù)的極好治療載體。
外囊泡可以裝載這么多物質(zhì),很早就有科學(xué)家認(rèn)為,年輕血液的抗衰老奧秘里,肯定離不開外囊泡的作用。那么是否真的如此呢?
研究者從人類臍帶血中分離了間充質(zhì)干細(xì)胞(UC-MSCs),與成年人的骨髓源性間充質(zhì)干細(xì)胞(AB-MSCs)分別培養(yǎng),收集外囊泡進(jìn)行RNA測序。UC-EV中的高差異表達(dá)基因明顯更多,而且在后續(xù)的富集分析中可見,UC-EV的基因轉(zhuǎn)錄本與細(xì)胞周期、DNA復(fù)制和DNA修復(fù)高度相關(guān)。
UC-EV中富集與細(xì)胞周期更新有關(guān)的基因
當(dāng)研究者將UC-EV與AB-MSC共培養(yǎng),可以發(fā)現(xiàn),UC-EV以劑量依賴的方式促進(jìn)AB-MSC增殖,而且AB-MSC的衰老標(biāo)志物β-半乳糖苷酶活性降低,細(xì)胞形成集落的能力增強(qiáng)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),經(jīng)處理的AB-MSC中IL-6等炎性因子豐度降低,端粒長度延長,處于S期的細(xì)胞也更多。
間充質(zhì)干細(xì)胞是動物組織再生的重要細(xì)胞。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞可以分化為骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞。
研究者分別在體內(nèi)外檢查了接受UC-EV后AB-MSC的分化情況,發(fā)現(xiàn)UC-EV可以促進(jìn)MSC的成骨分化并削弱成脂分化。
間充質(zhì)干細(xì)胞對損傷修復(fù)也有重要意義,此前研究發(fā)現(xiàn)衰老的間充質(zhì)干細(xì)胞會導(dǎo)致傷口修復(fù)受損。研究者在小鼠背部進(jìn)行皮膚切除制造傷口,并給小鼠注射經(jīng)UC-EV處理的AB-MSC。結(jié)果顯示,比起注射了未經(jīng)處理的AB-MSC和PBS的小鼠,實驗組小鼠傷口恢復(fù)更快,且新生組織中存在更多的新生毛細(xì)血管和膠原沉積。
這說明經(jīng)UC-EV處理的AB-MSC可以促進(jìn)小鼠的創(chuàng)口愈合和血管生成。
膠原沉積(上)和血管生成(下)顯著更多
那么繞過MSC,直接使用外囊泡來治療會不會也有正面的效果呢?
研究者通過尾靜脈給16個月大小鼠注射了UC-EV,每次注射40μg,每周3次持續(xù)4周。研究者發(fā)現(xiàn),小鼠治療之后,血漿中抗氧化成份活性顯著提高,氧化應(yīng)激和促炎細(xì)胞因子水平顯著下降。
與此同時,小鼠的組織器官表型也得到了改善。小鼠的股骨遠(yuǎn)端骨小梁體積和面積增加,破骨細(xì)胞減少,成骨增加;小鼠腎細(xì)胞凋亡率顯著降低;小鼠胸主動脈中層血管平滑肌細(xì)胞(VSMC)丟失顯著改善。
這說明,UC-EV治療衰老小鼠可以顯著降低氧化應(yīng)激和炎癥因子,并改善多種形式的年齡相關(guān)器官退化。
那么究竟是外囊泡中的什么起到了逆轉(zhuǎn)衰老的作用呢?
研究者分析了外囊泡中的成份,發(fā)現(xiàn)增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)是關(guān)鍵。PCNA參與多種生物過程,包括細(xì)胞周期、DNA修復(fù)和端粒保護(hù)。實驗中敲低PCNA會影響UC-EV對AB-MSC功能的改善,表明UC-EV的抗衰老效果至少部分通過PCNA實現(xiàn)。
此前已經(jīng)有血漿置換治療阿爾茨海默病的研究進(jìn)入臨床階段,但使用血漿產(chǎn)品始終存在較大的風(fēng)險。相比之下,UC-EV來源豐富,免疫原性較低,安全性較高,可以說是一種非常有前景的抗衰老工具。(生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence)
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