糖尿病 (DM) 是全球最常见的慢性病之一，国际糖尿病联合会 (IDF) 估计全球糖尿病人口将从 2019 年的 4.63 亿增加到 2045 年的 7 亿。其主要特点是功能失调的胰岛或产生胰岛素的 β 细胞丢失。目前几乎所有的治疗都依赖于每天注射胰岛素或移植胰岛。通过替代细胞补充或再生丢失的胰腺 β 细胞以恢复 β 细胞功能是理想的长期临床解决方案。
尽管胰腺和胰岛移植为治愈糖尿病提供了机会，但由于缺乏合适的供体、从供体中分离的胰岛的功能和生存能力差以及免疫排斥，该方法仍然受到限制。干细胞衍生的β细胞疗法已被提议作为现有缺点的便捷解决方案。
2021年12月发表在Dovepress的一篇文章Exosomes from β-Cells Promote Differentiation of Induced Pluripotent Stem Cells into Insulin-Producing Cells Through microRNA-Dependent Mechanisms，揭示来自 β 细胞的外泌体通过依赖于 microRNA 的机制促进诱导性多能干细胞分化为胰岛素生产细胞。
诱导多能干细胞 (iPSCs) 可以通过体外连续应用外源性分子分化为胰岛素生成细胞 (IPCs)，并用作治疗的 β 细胞的替代来源。然而，一些基于 DNA 的重编程技术具有固有的特性生物安全问题，例如插入诱变或肿瘤发生。此外，使用这些方法的 iPSC 的功能、分化和成熟仍然很低。为此，迫切需要一种将 iPSC 有效分化为功能性 IPC 的策略，并且将推动 β 细胞疗法的未来研究。
外泌体是源自晚期内体的微泡（直径 30-150 nm），具有功能性膜结构，可以分泌到细胞外空间，将生物活性成分转移到其他细胞。外泌体的细胞间传递在修饰或重编程受体细胞的表型。据报道，胰岛和各种 β 细胞系会释放携带非编码 RNA 和蛋白质的外泌体。鉴于更高的稳定性、生物安全性、易于获取和剂量可控的优势，外泌体很有前景可以促进干细胞分化的工具。
特定的 miRNAs 被选择性地包装到外泌体中并转移到受体细胞，从而调节影响干细胞分化的转录后基因表达。miRNAs 直接或间接靶向胰岛细胞特异性基因，导致特定 mRNA 的翻译抑制或降解，从而调节胰岛细胞分化和成熟。
Ago2 是 miRNA 功能以及将 miRNA 包装成外泌体的组成部分。据报道，外泌体 miRNA 的功能依赖于来自供体细胞的 Ago2 而不是受体细胞。因此，在宿主细胞中敲除 Ago2 可以分离和测试去除 miRNA 的外泌体。由于 miRNA 被描述为主要的非编码 RNA 物种，通过外泌体转移并在受体细胞或组织中激活信号通路，这里，该团队专注于它们在 MIN6 细胞释放的外泌体中的组成。候选 miRNA 的鉴定将帮助我们更好地了解干细胞分化中涉及的分子事件，并提供对控制 iPSC 分化为 IPC 的新调控机制的见解。
外泌体已成为诱导多能干细胞 (iPSC) 分化为胰岛素分泌细胞 (IPC) 的潜在工具。在这个过程中，外泌体 microRNA 越来越受到关注。在这里，我们旨在研究源自鼠胰腺 β 细胞系的外泌体的作用，并鉴定特征性外泌体 miRNA 在 iPSC 分化中的作用。
方法：从 MIN6 细胞中分离外泌体，并用 TEM、NTA 和蛋白质印迹鉴定。PKH67 示踪剂和 transwell 测定用于确认外泌体向 iPSC 的传递。应用 qRT-PCR 检测关键的胰腺转录基因表达和外泌体衍生的 miRNA 表达。使用 FCM 和免疫荧光测定胰岛素分泌。通过 Ago2 的 RNA 干扰确定了特定的外泌体 miRNA。在 STZ 诱导的 T1D 小鼠中验证了 21 天外泌体诱导的 IPC 的治疗效果。
结果：与对照 iPSC 相比，在含有外泌体的培养基中培养的 iPSC 显示出持续更高的 MAFA、Insulin1、Insulin2、Isl1、Neuroud1、Nkx6.1 和 NGN3 表达。在 FCM 分析中，大约 52.7% 的分化细胞在中期表现出胰岛素表达。与基因表达数据一致，免疫荧光分析显示 iPSC 中的 Nkx6.1 和胰岛素表达显着上调。
有趣的是，在用 siAgo2 外泌体培养的 iPSC 中，胰腺标志物和胰岛素的表达显着降低。将 21 天诱导的 IPC 移植到 T1D 小鼠中有效地增强了葡萄糖耐量并部分控制了高血糖。在接受用 siAgo2 外泌体培养的 iPSC 的 T1D 小鼠中，治疗效果显着减弱。在选择用于验证的 7 个外泌体 microRNA 中，miR-706、miR-709、miR-466c-5p 和 miR-423-5p 在培养 21 天期间显示出动态表达。
结论：这些数据表明，外泌体诱导的 iPSC 向功能细胞的分化关键依赖于包裹在外泌体中的特定 miRNA，其功能分析可能有助于深入了解控制 iPSC 分化为 IPC 的新调控机制。
先前的研究已经证明了基于 iPSC 的分化方案在 β 细胞再生中的应用。iPSC 作为胰岛衍生细胞的应用不受伦理限制，来自个别特定来源的 iPSC 不会引起免疫排斥。基于上述优势，iPSCs可以成为糖尿病治疗移植的理想种子细胞。然而，iPSCs 向功能性 IPCs 的分化效率受到一些技术和生物学限制的阻碍，这可能导致次优分化和不成熟的 β 细胞。鉴于其作为重要的表观遗传调节因子的作用，据报道 miRNA 会影响干细胞分化。尽管近年来 MIN6 细胞包装成外泌体的 miRNA 已被分析，但很少有研究专门阐明外泌体 miRNA 在 iPSC 分化中的分子作用。
联系客服
