《科學》子刊:臍帶血中真有「年輕因子」!中國科學家發現臍帶血來源的外囊泡,能全面改善組織器官的衰老狀態丨科學大發現

《科學》子刊:臍帶血中真有「年輕因子」!中國科學家發現臍帶血來源的外囊泡,能全面改善組織器官的衰老狀態丨科學大發現

衰老,人類永恆的敵人。

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,來自華中科技大學的科研團隊又在臍帶血中發現了新的抗衰成份——源於間充質幹細胞(MSC)的細胞外囊泡(EV)。研究者發現,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,直接用於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,雷倩博士後、高飛博士、劉騰博士並列第一作者。論文發表在《科學轉化醫學》上[1]。

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圖源 | pixabay

細胞外囊泡(EV)是外泌體和微泡的總稱。外囊泡可以傳遞mRNA、microRNA、蛋白甚至細胞器給其他細胞,從而促進胞間通訊。外囊泡一直被認為是組織再生和修復的極好治療載體。

外囊泡可以裝載這麼多物質,很早就有科學家認為,年輕血液的抗衰老奧秘里,肯定離不開外囊泡的作用。那麼是否真的如此呢?

研究者從人類臍帶血中分離了間充質幹細胞(UC-MSCs),與成年人的骨髓源性間充質幹細胞(AB-MSCs)分別培養,收集外囊泡進行RNA測序。UC-EV中的高差異表達基因明顯更多,而且在後續的富集分析中可見,UC-EV的基因轉錄本與細胞週期、DNA複製和DNA修復高度相關。

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UC-EV中富集與細胞週期更新有關的基因

當研究者將UC-EV與AB-MSC共培養,可以發現,UC-EV以劑量依賴的方式促進AB-MSC增殖,而且AB-MSC的衰老標誌物β-半乳糖苷酶活性降低,細胞形成集落的能力增強。進一步分析發現,經處理的AB-MSC中IL-6等炎性因子豐度降低,端粒長度延長,處於S期的細胞也更多

間充質幹細胞是動物組織再生的重要細胞。骨髓間充質幹細胞可以分化為骨細胞和脂肪細胞。

研究者分別在體內外檢查了接受UC-EV後AB-MSC的分化情況,發現UC-EV可以促進MSC的成骨分化並削弱成脂分化

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可見UC-EV處理的AB-MSC(右)成骨能力更強

間充質幹細胞對損傷修復也有重要意義,此前研究發現衰老的間充質幹細胞會導致傷口修復受損。研究者在小鼠背部進行皮膚切除製造傷口,並給小鼠注射經UC-EV處理的AB-MSC。結果顯示,比起注射了未經處理的AB-MSC和PBS的小鼠,實驗組小鼠傷口恢復更快,且新生組織中存在更多的新生毛細血管和膠原沉積

這說明經UC-EV處理的AB-MSC可以促進小鼠的創口癒合和血管生成

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膠原沉積(上)和血管生成(下)顯著更多

那麼繞過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,每週3次持續4周。研究者發現,小鼠治療之後,血漿中抗氧化成份活性顯著提高,氧化應激和促炎細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。小鼠的股骨遠端骨小梁體積和面積增加,破骨細胞減少,成骨增加;小鼠腎細胞凋亡率顯著降低;小鼠胸主動脈中層血管平滑肌細胞(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激和炎症因子,並改善多種形式的年齡相關器官退化

那麼究竟是外囊泡中的什麼起到了逆轉衰老的作用呢?

研究者分析了外囊泡中的成份,發現增殖細胞核抗原(PCNA)是關鍵。PCNA參與多種生物過程,包括細胞週期、DNA修復和端粒保護。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。

此前已經有血漿置換治療阿爾茨海默病的研究進入臨床階段,但使用血漿產品始終存在較大的風險。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。

最後附編輯部段子一則。

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參考資料:

[1] https://stm.sciencemag.org/content/13/578/eaaz8697

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本文作者 | 代絲雨

來源:kknews《科學》子刊:臍帶血中真有「年輕因子」!中國科學家發現臍帶血來源的外囊泡,能全面改善組織器官的衰老狀態丨科學大發現