間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)來源的外泌體可幫助多種疾病獲得的組織再生,所述疾病包括缺血性心臟損傷、肝纖維化和腦血管疾病等。盡管越來越多的研究報(bào)道了MSC外泌體的治療效果,但其基本的分子機(jī)制和它們的miRNA靶點(diǎn)信息特征并不完全清楚。來自SUNY Buffalo大學(xué)的研究人員在Scientific Reports雜志發(fā)表文章,描述了MSC外泌體中的microRNA(miRNA)表達(dá)譜,并進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)分析以確定由外泌體miRNA調(diào)節(jié)的主要生物學(xué)過程和途徑。在系統(tǒng)水平上,miRNA靶向基因在心血管和血管生成過程富集,符合觀察到的心血管再生效應(yīng)。靶向途徑與Wnt信號(hào)、TGF-β和PDGF信號(hào)、促纖維化信號(hào)傳導(dǎo),與細(xì)胞的增殖和凋亡有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)中,MSC外泌體能夠減少心臟成纖維細(xì)胞的膠原產(chǎn)生,保護(hù)心肌細(xì)胞免于細(xì)胞凋亡,并增加HUVEC中的血管生成。通過無病毒的MSC外泌體富集,可以促進(jìn)血管生成和心肌細(xì)胞增殖,從而進(jìn)一步改善其內(nèi)在的有益作用。本研究提供的數(shù)據(jù)有助于定義MSC外泌體的miRNA表達(dá)譜,通過系統(tǒng)層面的網(wǎng)絡(luò)分析建立它們的生物學(xué)功能框架,為外泌體的整體表型調(diào)節(jié)效應(yīng)提供新平臺(tái)。
圖:MSC外泌體中最豐富的miRNA靶向的過程和途徑。使用miRDIP分析MSC外泌體中包含的23種最豐富的miRNA以確定靶基因表達(dá)譜(5481個(gè)基因)。其中,1317個(gè)基因占了差異表達(dá)的前三分之二,并被PANTHER進(jìn)一步分析確定是統(tǒng)計(jì)學(xué)上豐富的由靶基因調(diào)控的生物學(xué)過程和途徑。只有高于平均值(1.81倍)且符合統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性差異(p <1e-6)的靶點(diǎn)被認(rèn)為是可能的生物學(xué)過程和途徑。 (A)MSC外泌體中前23個(gè)miRNA靶向的生物學(xué)過程的富集圖。節(jié)點(diǎn)代表顯著富集的生物過程的基因和靶向它們的miRNA間的連接點(diǎn)。與血管生物學(xué)過程有關(guān)的基因顯示為小紅色圓圈,生長(zhǎng)相關(guān)基因顯示在綠色圓圈中,并且與血管形成和生長(zhǎng)都相關(guān)的基因顯示為大紅色圓圈。靶向相似基因簇的miRNA位于彼此靠近的位置(例如let-7(a,b,i)-5p和hsa-miR-29(a,b)-3p)。 (B)根據(jù)從高到低的顯著性排列的前23個(gè)miRNA靶向的最豐富的生物學(xué)過程和(C)富集的途徑。 (D)前23個(gè)miRNA靶向的通路的富集圖。節(jié)點(diǎn)代表顯著富集的途徑和靶向它們的miRNA。
參考文獻(xiàn):Ferguson SW, Wang J, Lee CJ, Liu M, Neelamegham S, Canty JM, Nguyen J. (2018) The microRNA regulatory landscape of MSC-derived exosomes: a systems view. Sci Rep 8(1):1419.
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