最新文章长链非编码RNA(LncRNA)在神经系统发育及神经性疾病中扮演着重要角色,课题组前期研究证明了缺血缺氧环境下过表达促红细胞生成素的人脐带间充质干细胞(EPO-MSCs)具有更好的神经保护功能,且显著激活了LncRNA XIST的表达。研究表明XIST与缺血缺氧脑病的发病机制有关,但其受EPO-MSCs调控进而保护缺血缺氧神经元的作用和机制尚不清楚。
探讨LncRNA XIST响应EPO-MSCs信号对缺血缺氧SH-SY5Y细胞凋亡影响的新机制。
①通过慢病毒转染构建敲低LncRNA XIST(sh-XIST)和阴性对照(NC-XIST)SH-SY5Y细胞株,采用氧-葡萄糖剥夺诱导细胞缺氧缺血损伤,使用Transwell小室构建EPO-MSCs和sh-XIST、NC-XIST缺血缺氧SH-SY5Y细胞非接触共培养体系,使用CCK-8方法检测SH-SY5Y细胞的增殖能力,使用细胞划痕实验检测SH-SY5Y细胞的迁移能力,使用流式细胞仪检测SH-SY5Y细胞凋亡情况。②RNA-seq生信分析筛选sh-XIST与NC-XIST细胞株差异表达基因和通路,利用双荧光素酶实验验证miR-124-3p与靶基因XIST和GRIN1之间的关系,通过qRT-PCR验证下游miR-124-3p、GRIN1基因的表达水平。③加入miR-124-3p抑制剂和模拟物验证缺血缺氧并与EPO-MSCs共培养后SH-SY5Y的表型变化。
①与NC-XIST组相比,sh-XIST组SH-SY5Y细胞缺血缺氧损伤并与EPO-MSCs共培养后的增殖和迁移能力下降,细胞凋亡增加。②双荧光素酶实验结果显示,miR-124-3p与其靶基因XIST之间存在相互作用。在缺血缺氧条件下,转染miR-124-3p mimics的SH-SY5Y细胞在与EPO-MSCs共培养后表现出细胞凋亡减少的情况;相反,当SH-SY5Y细胞转染miR-124-3p inhibitor时,在相同的缺血缺氧条件及与EPO-MSCs共培养的情况下,细胞凋亡则显著增加。③通过对sh-XIST进行转录组测序和生物信息学分析筛选得到显著下调的神经活性配体-受体通路及中枢神经系统发育关键受体基因GRIN1。④双荧光素酶实验结果显示,miR-124-3p与GRIN1相互作用,与NC-XIST组相比,缺血缺氧后sh-XIST组SH-SY5Y细胞GRIN1表达显著下调。结果表明,LncRNA XIST通过上调miR-124-3p从而促进GRIN1表达,进而减少缺血缺氧并与EPO-MSCs共培养SH-SY5Y细胞凋亡,增强其增殖、迁移能力;sh-XIST可以阻断这一保护功能。
间充质干细胞诱导的成肝细胞样细胞是很有前途的肝再生或肝脏组织工程的种子细胞,传统的二维培养成肝诱导效率低下,越来越多的研究集中在三维培养诱导成肝分化上。
总结间充质干细胞成肝诱导的三维培养模型,重点讨论间充质干细胞成肝分化的表观遗传学调控机制研究进展,为提高间充质干细胞成肝分化的效率提供理论依据。
检索PubMed数据库及中国知网等数据库收录的相关文献,英文检索词为“mesenchymal stem cells,3D culture,hepatogenic differentiation,hepatocyte-like cells,epigenetics”,中文检索词为“间充质干细胞,三维培养,成肝分化,肝细胞样细胞,表观遗传学”,并结合文献溯源法查找部分文献进行综述分析。
①目前常见的间充质干细胞成肝分化的三维培养模型包括细胞球、生物支架、生物打印、微流控芯片等,它们在诱导成肝分化过程中各有优势和不足;②间充质干细胞成肝分化过程中表观遗传学调控起到关键作用,主要涉及组蛋白修饰、DNA甲基化、非编码RNA的调控等,不同的表观遗传修饰和机制相互作用,共同调节间充质干细胞成肝分化;③在三维培养条件下诱导间充质干细胞成肝分化过程中,表观遗传学修饰尤其是组蛋白乙酰化发挥了重要作用。未来,需要结合表观遗传学优化三维培养策略,提高成肝诱导效率。
前期研究发现生长阻滞和DNA损伤诱生蛋白45β(Gadd45b)有益于急性脑缺血损伤修复,但其对于慢性脑缺血的作用机制仍不明确。
探讨Gadd45b对慢性脑缺血大鼠脑白质脱髓鞘病变的影响及机制。
将SD大鼠随机分为4组:假手术组、模型组、空载体组、Gadd45b过表达组,每组15只。在大鼠脑双侧海马和双侧脑室注射空载慢病毒、Gadd45b过表达慢病毒,慢病毒转染1周后采用双侧颈总动脉结扎法制备慢性低灌注脑缺血大鼠模型。双侧颈总动脉结扎3周后进行新物体识别实验评估大鼠学习认知功能,固蓝髓鞘染色观察大鼠胼胝体部位髓鞘结构变化,苏木精-伊红染色、尼氏染色观察大鼠脑组织胼胝体区损伤情况,免疫荧光染色检测大鼠脑胼胝体区髓鞘碱性蛋白、神经丝蛋白200的表达,免疫荧光双标染色检测大鼠脑组织中星形胶质细胞标记物GFAP/C3d,GFAP/S100A10的表达,ELISA检测脑组织上清液中肿瘤坏死因子α、白细胞介素6水平。
①Gadd45b过表达显著改善慢性脑缺血大鼠的学习认知功能,以及改善大鼠胼胝体区脱髓鞘病变以及病理损伤;②免疫荧光结果发现Gadd45b过表达显著增加慢性脑缺血大鼠脑组织髓鞘碱性蛋白、神经丝蛋白200的表达水平;③Gadd45b过表达使慢性脑缺血大鼠脑组织中GFAP/C3d双阳性细胞减少,GFAP/S100A10双阳性细胞增加;④Gadd45b过表达降低了慢性脑缺血大鼠脑组织中肿瘤坏死因子α,白细胞介素6水平。结果表明:Gadd45b过表达通过促进星形胶质细胞A2表型转化,减轻慢性脑缺血大鼠脑白质髓鞘结构损伤,减缓神经炎症,从而改善认知功能障碍。
目前,脊髓损伤给患者和国家医疗服务带来巨大的负担,有关于脊髓损伤预防、治疗和康复已成为医学领域的一个重要课题。因此,在深入了解脊髓损伤潜在分子机制的基础上,探索新的有效治疗策略具有重要意义。
综述负载多种miRNA的间充质干细胞源外泌体在改善脊髓损伤功能方面作用机制的研究进展,并基于临床转化现状,对其投入临床使用提出几点思考和展望。
由第一作者检索中国知网和PubMed数据库,分别以“间充质干细胞,外泌体,脊髓损伤,miRNA,病理生理学,临床转化,临床试验,良好生产规范”及“mesenchymal stem cells,exosome,spinal cord injury,miRNA,pathophysiology,clinical translation,clinical trial,good manufacturing practice”为中英文检索词检索相关文献。文献类型包括论著和综述,语言种类为英文和中文,最终筛选出72篇文献进行综述分析。
①文章概述了外泌体的生物特性和其可作为负载miRNA良好载体的优势。由间充质干细胞源外泌体介导的多种miRNA主要通过调节神经再生相关蛋白的表达、抑制RAS同源基因家族成员A、激活环磷腺苷效应元件结合蛋白和信号传导及转录激活蛋白3、调节磷酸酯酶与张力蛋白同源物/程序性细胞死亡因子4通路等多个方面来促进神经元功能的恢复;通过调节内质网到细胞核信号1、干扰素调节因子5的表达、Toll样受体4/核转录因子kB通路、下调相关促炎因子等方面来改善炎症反应;抑制含发芽相关的EVH1域1和磷酸肌醇3激酶调节亚基2来促进血管生成。②进一步对比分析发现,miR-216-5p,miR-145-5p及miR-146b均通过调节相关通路来改善炎症反应,将这些miRNA联合运用可能会产生更显著效果;缺氧预处理可能是一种增加外泌体治疗效果的预处理方法。③目前尚无将间充质干细胞源外泌体应用于脊髓损伤的临床试验,这与其投入临床使用前需满足良好生产规范有关;现阶段需要大规模大批量的细胞生产、高效统一分离外泌体方法的缺失以及在投入临床使用前需要通过严格的监管审批机制等诸多因素阻碍了其临床应用。④miRNA作为间充质干细胞源外泌体内容物在治疗脊髓损伤中具有巨大潜力,未来应深入探索其作用机制以及加快推动进入临床试验阶段,为治疗脊髓损伤提供切实有效的新方法。
随着年龄增长,骨髓间充质干细胞的再生能力和分化功能逐渐下降,导致骨组织修复效果减弱。因此,探索成骨潜能更高的骨髓间充质干细胞亚群对骨组织工程的发展具有重要意义。
评估STRO-1阳性和阴性骨髓间充质干细胞在成骨诱导培养条件下的成骨分化能力差异。
分离并培养SD大鼠骨髓间充质干细胞,采用流式细胞术和免疫荧光鉴定CD29、CD45、CD90和STRO-1的表达;利用免疫磁细胞分选技术分离STRO-1阳性和阴性骨髓间充质干细胞,将两组细胞分别进行成骨诱导7,14 d,采用qRT-PCR和Western blot分析两组细胞成骨相关基因(Ⅰ型胶原、Runt相关转录因子2、骨保护素、骨钙素)及蛋白表达水平差异,采用茜素红染色和碱性磷酸酶染色观察钙结节形成情况。
流式细胞术显示CD29和CD90高表达,CD45低表达,STRO-1的阳性表达率为12.8%,免疫荧光结果与流式细胞术一致。磁细胞分选后发现STRO-1阳性细胞的集落形成率高于STRO-1阴性细胞;STRO-1阳性细胞在第14天的成骨分化能力显著高于第7天,且在第14天时成骨相关标志物的表达水平显著高于STRO-1阴性细胞,差异有显著性意义(P < 0.01)。结果表明:STRO-1阳性骨髓间充质干细胞在成骨能力上具有显著优势,为骨组织工程中理想种子细胞的筛选提供了理论依据,未来在骨缺损修复中有望成为一种潜在的治疗手段。
近年来卵巢早衰呈现年轻化趋势,干细胞治疗已逐渐应用于临床工作。但因干细胞来源广泛,存在于各类组织中,其生物学特征及功能存在一定差异。文章通过比较不同来源的间充质干细胞治疗卵巢早衰动物模型的疗效,为干细胞临床应用提供依据。
计算机分别从PubMed、The Cochrane Library、EMbase外文数据库和中国知网、万方、维普、中国生物医学文献服务系统中文数据库中检索间充质干细胞治疗卵巢早衰动物模型实验,检索时限从各数据库建库之日起至2023-12-31。由2名研究者独立筛选文献、提取和分析数据。纳入研究均采用SYRCLE动物实验偏倚风险评估表进行质量评价。主要结局指标:卵泡刺激素、雌二醇、黄体生成素及各级卵泡数;次要结局指标:妊娠率。在评价纳入研究的偏倚风险后使用Stata 17.0软件进行网状Meta分析、绘图和制表。
最终纳入24项动物实验研究,文献整体质量为中等质量,包括7种不同来源的间充质干细胞,分别为脐带源性间充质干细胞(UC-MSCs)、经血源性间充质干细胞(HuMenSCs)、胎盘源性间充质干细胞(HP-MSCs)、人脐血源性间充质干细胞(HCMNCs)、骨髓源性间充质干细胞(BM-MSCs)、脂肪源性间充质干细胞(AD-MSCs)和羊膜源性间充质干细胞(HA-MSCs)。网状Meta结果分析显示:①与空白组相比,各实验组在提高实验动物妊娠率、雌二醇,降低卵泡刺激素、黄体生成素,增加各级卵泡数,减少闭锁卵泡数方面,不同来源的间充质干细胞均有疗效。②累计排序曲线下面积图可得出,提高雌二醇水平的疗效排名前3位的为:脐带源性间充质干细胞组(72.7%)>脂肪源性间充质干细胞组(72.6%)>经血源性间充质干细胞组(71.7%);③降低卵泡刺激素水平的疗效排名前3位的为:脂肪源性间充质干细胞组(96.3%)>人脐血源性间充质干细胞组(65.4%)>脐带源性间充质干细胞组(63.9%);④降低黄体生成素水平的疗效排名前3位的为:脂肪源性间充质干细胞组(100.0%)>脐带源性间充质干细胞组(51.6%)>人脐血源性间充质干细胞组(46.8%);⑤增加原始卵泡数的疗效排名前3位的为:人脐血源性间充质干细胞组(76.3%)>脐带源性间充质干细胞组(75.5%)>经血源性间充质干细胞组(57.5%);⑥增加初级卵泡数的疗效排名前3位的为:脐带源性间充质干细胞组(75.3%)>脂肪源性间充质干细胞组(53.0%)>胎盘源性间充质干细胞组(51.7%);⑦增加次级卵泡数的疗效排名前3位的为:脂肪源性间充质干细胞组(76.1%)>经血源性间充质干细胞组(66.8%)>脐带源性间充质干细胞组(66.5%);⑧减少闭锁卵泡数的疗效排名前3位的为:脂肪源性间充质干细胞组(99.9%)>骨髓源性间充质干细胞组(68.1%)>脐带源性间充质干细胞组(53.4%)。
①针对卵巢早衰的动物模型,此网状Meta分析结果得出各种干细胞移植治疗均不同程度优于空白组/安慰剂组且疗效相似。②综合各结局指标及干细胞的组间比较发现,目前脐带源性间充质干细胞的应用最广泛,脂肪源性间充质干细胞疗效最佳,未来需要更多高质量的临床试验数据进一步验证。
长链非编码RNA TP53TG1(lncRNA TP53TG1)参与调控多种癌症细胞的增殖、迁移、侵袭、凋亡,但在其他细胞中的作用报道甚少。
探讨lncRNA TP53TG1对人根尖牙乳头干细胞增殖和分化的影响及途径。
分离、培养人根尖牙乳头干细胞,转染lncRNA TP53TG1过表达慢病毒,RT-qPCR检测lncRNA TP53TG1的过表达效率,Western blot检测PI3K、AKT、ERK、P38、Smad3及其磷酸化蛋白的相对表达量。将人根尖牙乳头干细胞分为慢病毒空载体组和过表达lncRNA TP53TG1组,采用CCK-8法检测细胞增殖情况;成骨诱导第5天采用碱性磷酸酶染色检测碱性磷酸酶活性,成骨诱导第21天采用茜素红染色检测矿化结节形成情况;成骨诱导第3,7,14天采用RT-qPCR检测牙本质涎磷蛋白、Runt相关转录因子2、牙本质基质蛋白1、骨涎蛋白的mRNA表达水平;成骨诱导第3,7,14天采用Western blot检测牙本质涎磷蛋白和Runt相关转录因子2的蛋白表达水平。
①RT-qPCR检测结果显示慢病毒成功整合到根尖牙乳头干细胞基因组中,Western blot检测结果显示,过表达lncRNA TP53TG1上调了p-PI3K、p-AKT的蛋白水平而不影响其他通路磷酸化蛋白的表达;②从细胞培养第3天开始,过表达lncRNA TP53TG1显著促进根尖牙乳头干细胞的增殖;③在诱导根尖牙乳头干细胞牙源性分化过程中,过表达lncRNA TP53TG1促进成牙本质及成骨分化相关基因和蛋白的表达,碱性磷酸酶活性和矿化结节形成显著增加;④结果表明:lncRNA TP53TG1可能通过激活PI3K/AKT信号通路促进根尖牙乳头干细胞成牙本质及成骨分化。
如何促进诱导多能干细胞向肺干细胞分化对肺损伤修复具有重要意义。NKX2.1是肺上皮分化过程中最早的标志物,在肺发育过程中发挥重要调控作用,然而其表达对诱导多能干细胞向肺干细胞分化的影响还知之甚少。
探究NKX2.1对诱导多能干细胞向肺干细胞方向分化的影响。
体外培养人诱导多能干细胞,采用实时荧光定量PCR和免疫荧光检测多能干细胞特异基因的表达;通过瞬时转染向人诱导多能干细胞中过表达NKX2.1,再诱导其向肺干细胞方向分化,诱导分化7 d采用实时荧光定量PCR、免疫荧光检测FoxA2、SOX9和P63的表达,诱导分化13 d采用免疫荧光检测肺泡细胞标记分子SPB和SPC的表达。
①诱导多能干细胞紧密集结呈典型克隆样生长,显著高表达干细胞特异表达基因OCT-4、SOX2和NANOG;②与未转染对照组相比,过表达NKX2.1组人诱导多能干细胞中NKX2.1表达显著升高(P < 0.000 1);③诱导分化7 d,与未转染对照组相比,过表达NKX2.1组肺干细胞相关标记物FoxA2、SOX9和P63的表达显著升高(P < 0.000 1);④诱导分化13 d,与未转染对照组相比,过表达NKX2.1组肺泡细胞标记分子SPB和SPC荧光强度显著增加。结果表明NKX2.1可以促进诱导多能干细胞向肺干细胞方向分化。
精确的早期诊断和及时的再灌注治疗是挽救急性心肌梗死患者的生命并改善预后的重要前提条件。因此,寻找能够早期诊断急性心肌梗死的理想生物标志物尤为重要。
拟通过生物信息学和机器学习分析急性心肌梗死与中性粒细胞相关的关键基因,以探寻新的生物标志物。
基于GEO数据库和limma包鉴定急性心肌梗死的差异表达基因。使用反卷积算法探究免疫细胞浸润情况,然后结合加权基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)、蛋白互作网络和机器学习筛选急性心肌梗死与中性粒细胞相关的特征基因,并进行功能富集分析。用ROC曲线评估特征基因对急性心肌梗死的诊断价值。通过STITCH和Herb数据库筛查生物标志物的靶向药物。最后将在2023年3-6月于贵州医科大学附属医院心内科首次诊断为急性心肌梗死的住院患者作为实验组,同期心电图无缺血性改变、冠状动脉造影无狭窄的住院患者作为对照组,收集两组患者外周血,通过RT-qPCR验证基因在人外周血样本中的相对表达量。
①共获得差异表达基因2 349个,免疫浸润分析发现B cells memory,NK cells resting和Neutrophils等免疫细胞评分在疾病和正常组之间存在差异;②使用WGCNA发现ME green和ME turquoise这两个基因模块与中性粒细胞与急性心肌梗死表现出最高的相关性;③与差异表达基因相交后获得24个差异模块基因,功能富集分析发现其与先天免疫反应、细菌的防御反应等多种过程相关;KEGG结果显示其主要与肿瘤坏死因子信号通路有关。④机器学习算法挖掘到的基因取交集后得到的特征基因为S100A12,PTCH1和LOC400499,在GSE48060和GSE66360数据集中的ROC曲线下面积均大于0.7,将其视为潜在的生物标志物。⑤基于STITCH和Herb数据库发现S100A12有11种靶向药物,PTCH1共发现6种靶向药物。⑥RT-qPCR结果显示,与对照组相比,急性心肌梗死患者中S100A12,PTCH1和LOC400499表达具有显著差异性(P < 0.05)。⑦S100A12,PTCH1和LOC400499可能是急性心肌梗死潜在的诊断生物标志物,但是其与急性心肌梗死相关的特异性尚需进一步研究,其中S100A12可能是调控急性心肌梗死的潜在靶点。
研究发现,人脐带间充质干细胞来源外泌体可以有效促进脊髓损伤的神经修复。
探讨人脐带间充质干细胞来源外泌体是否可以通过促进小胶质细胞向M2型极化减轻神经炎症促进脊髓损伤大鼠运动功能恢复。
将48只SD大鼠随机分为假手术组、模型组和外泌体组(n=16),采用改良Allen法建立大鼠脊髓损伤模型。外泌体组在损伤后24 h通过神经内镜鞘内注射20 μL人脐带间充质干细胞来源外泌体。在造模后3,7,14,21 d,采用BBB评分法结合Rivlin斜板实验评估大鼠后肢运动功能的恢复情况,采用苏木精-伊红染色和尼氏染色检测脊髓组织损伤情况,Western blot检测脊髓组织中脑源性神经营养因子和血管内皮生长因子A蛋白表达水平,免疫荧光法检测脊髓组织中M1型标志物(诱导型一氧化氮合酶)与M2型标志物(精氨酸酶1)的表达比例,qRT-PCR和Western blot检测脊髓组织中诱导型一氧化氮合酶与精氨酸酶1的表达水平,ELISA法检测脊髓组织中促炎因子(肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β和白细胞介素6)和抑炎因子(白细胞介素10)水平。
①术后3,7,14 d,外泌体组BBB评分均高于模型组(P < 0.05),术后7,14 d时外泌体组Rivlin斜板实验角度均显著高于模型组(P < 0.05),苏木精-伊红染色和尼氏染色结果显示外泌体组相比于模型组脊髓组织的神经损伤减轻,术后7 d时外泌体组脑源性神经营养因子和血管内皮生长因子A表达较模型组增加(P < 0.05);②免疫荧光实验结果显示,与模型组相比,外泌体组术后第7天病变区域的诱导型一氧化氮合酶阳性小胶质细胞明显减少,而精氨酸酶1阳性小胶质细胞明显增多(P < 0.05);qRT-PCR和Western blot也证实了免疫荧光实验结果;③外泌体组脊髓组织中促炎因子肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β和白细胞介素6分泌量较模型组减少(P < 0.05),而抑炎因子白细胞介素10分泌量较模型组增加(P < 0.05)。结果表明:人脐带间充质干细胞来源外泌体可以促进小胶质细胞M1型向M2型极化,减少了促炎因子的释放,从而减轻脊髓损伤中神经炎症的继发性损害。