一項針對大鼠的新研究證實,稱為外泌體的幹細胞分泌物似乎可以保護視網膜(眼睛後部的光敏感組織)中的細胞。發表在《幹細胞轉化醫學》的研究結果指出了青光眼的潛在療法,青光眼是美國失明的主要原因。這項研究是由美國國立衛生研究院下屬的國家眼科研究所 (NEI) 的研究人員進行的。
外泌體是微小的膜包裹的包裹,在被排出之前在細胞內部形成。長期以來,科學家一直認為外泌體是細胞處理系統的一部分,但最近科學家發現外泌體富含蛋白質、脂質和基因調節 RNA。研究發現,來自一個細胞的外泌體可以透過與目標細胞的膜融合而被另一個細胞吸收,從而刺激其產生新的蛋白質。外泌體也促進細胞間相互作用並發揮訊號傳導作用,促進了對其潛在治療效果的研究。
NEI 博士後 Ben Mead 博士在他的研究中研究了幹細胞外泌體對視網膜神經節細胞的作用,視網膜神經節細胞是一種視網膜細胞,形成視神經,將視覺訊息從眼睛傳遞到大腦。視網膜神經節細胞的死亡導致青光眼和其他視神經病變的視力喪失。
幹細胞一直是替代或修復組織的治療嘗試的焦點,因為它們能夠轉變為體內任何類型的細胞。然而,從臨床的角度來看,使用從幹細胞分離的外泌體比移植整個幹細胞具有一些關鍵優勢。
「外泌體可以以幹細胞無法做到的方式純化、儲存和精確劑量,」米德說。
外泌體的另一個重要優點是它們沒有將活幹細胞移植到眼睛的風險,這可能會導致免疫排斥和不必要的細胞生長等併發症。
在大鼠青光眼模型中,米德研究了從骨髓幹細胞分離出的外泌體對視網膜神經節細胞的影響。每週將外泌體注射到大鼠的玻璃體(眼睛中心的液體)。在注射之前,外泌體被螢光標記,使研究人員能夠追蹤外泌體貨物進入視網膜神經節細胞的傳遞。接受外泌體治療的大鼠在視神經損傷後損失了約三分之一的視網膜神經節細胞,而未經治療的大鼠則損失了 90%。根據測量視網膜細胞電活動的視網膜電圖檢查,幹細胞外泌體處理的視網膜神經節細胞也維持了功能。
研究人員確定,外泌體的保護作用是由 microRNA 調控的,microRNA 是啟動或沉默基因表現的分子。
托馬列夫說:“我們需要知道哪些特定的 microRNA(有超過 2000 種不同的 microRNA 分子)被遞送到視網膜神經節細胞中,以及到達後針對哪些蛋白質或信號通路。” “我們還需要嘗試將外泌體靶向特定的神經元組和其他細胞類型或細胞群。”
托馬列夫補充說,最後,需要確定最佳的外泌體方法。最好的方法可能是將外泌體與其他療法結合。從治療可行性的角度來看,很大程度上取決於需要多長時間施用外泌體才能達到治療效果。
參考文獻:
- Ben Mead, Stanislav Tomarev. Bone Marrow-Derived Mesenchymal Stem Cells-Derived Exosomes Promote Survival of Retinal Ganglion Cells Through miRNA-Dependent Mechanisms. STEM CELLS Translational Medicine, 2017; DOI: 10.1002/sctm.12056
鄭醫師補充:
視網膜疾病是視力喪失和失明的主要原因,與血管生成、發炎、免疫調節、纖維增殖和神經退化等複雜的發病機制有關。視網膜是一個複雜的組織,其中各種駐留細胞類型在它們之間以及與來自血液和免疫系統的細胞進行溝通。外泌體是直徑30-150 nm的雙層膜囊泡,攜帶多種蛋白質、脂質和核酸,參與細胞間通訊。最近,外泌體在病理生理過程中的作用及其治療潛力逐漸顯現。2021年有一篇回顧了外泌體作為可能的細胞內介質的作用,並討論了使用外泌體作為視網膜疾病治療劑的可能性的文獻也提供給大家參考:
Zhang Z, Mugisha A, Fransisca S, Liu Q, Xie P and Hu Z (2021) Emerging Role of Exosomes in Retinal Diseases. Front. Cell Dev. Biol. 9:643680. doi: 10.3389/fcell.2021.643680
https://www.frontiersin.org/journals/cell-and-developmental-biology/articles/10.3389/fcell.2021.643680/full
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