肺球细胞分泌组和外泌体可有效促进肺纤维化的修复

随着新治疗策略的不断发展，基于细胞分泌物的疗法已成为许多疾病治疗的潜在选择。今年2月，Ke Cheng 和 Kenneth B. Adler 等人于 Nature Communications 杂志（IF=12.353）上发表了题为“Inhalation of lung spheroid cell secretome and exosomes promotes lung repair in pulmonary fibrosis”[1]的文章，研究以肺球细胞分泌组（LSC-Sec）和外泌体（LSC-Exo）为研究对象，进行了转录组学、学及一些血液生化检测等分析，发现吸入的肺球细胞分泌组和外泌体能够通过恢复正常的肺泡结构并减少胶原蛋白积累和成肌纤维细胞增殖的方式，来减轻或治疗博来霉素和二氧化硅诱发的肺纤维化，此发现为 IPF 疗法的发展提供了希望。

研究结果

1.LSC-Sec 对肺修复和纤维化的作用

为测试 LSC-Sec 对肺修复和纤维化的影响，研究者分别使用单一高剂量的博来霉素（Bleo）和二氧化硅构建了小鼠肺纤维化（PF）模型（图1a、图2a），然后，使用雾化器连续7天对小鼠进行细胞分泌组吸入治疗。在 Bleo 模型中，LSC-Sec 使肺减少（图1d-f），通过保留肺泡上皮结构（图1g–h）和减少胶原蛋白沉积（图1i-k）来减少纤维化；同样，在二氧化硅模型中，LSC-Sec 能够显着降低纤维化的严重程度（图2c-f），减少胶原蛋白沉积及肺泡上皮损伤（图2f，g）。以上结果说明，LSC-Sec 可减缓肺部纤维化和肺泡上皮损伤，并减少胶原蛋白沉积。

2. LSC-Sec 和 LSC-Exo 的蛋白质组成

为了更好地理解 LSC-Sec 介导的可观察到的具有再生能力的分子过程，研究者对3名志愿者的 LSC-Sec 进行了蛋白质组学分析，并与已报道的间充质分泌组（MSC-Sec）进行了比较。3个 LSC-Sec 具有非常相似的蛋白质组（图3a），在共有的蛋白质中，29.6％为分泌膜受体的细胞外蛋白，47.5％是分泌途径未知的胞浆蛋白（图3b）。其中的102种常见细胞外蛋白中，大多数是与生长因子和细胞外基质相关的蛋白，如与补体系统（C1r和蛋白聚糖）以及 Wnt 信号通路（DKK3）相关的蛋白（图3c）。前人的研究也表明，分泌组不仅包括可溶性蛋白，还包括细胞外囊泡（EVs），特别是外泌体（Exosome）。有趣的是，在 LSC-Sec 中鉴定出的102种常见细胞外蛋白，约有一半也在 LSC-Exo 中鉴定出（图3e）。并且，GO 分析表明，多数 LSC-Exo 蛋白与生物粘附、细胞粘附、细胞外基质组织、细胞外结构组织和血小板脱粒有关（图3f）。以上结果表明，LSC-Sec 和 LSC-Exo 中的蛋白不仅能够分解和逆转已经存在的纤维化，而且还能促进上皮以及血管的生长与修复。

3. LSC-Sec 和 LSC-Exo 的治疗效果

研究者在对 Bleo 诱导的 SD 大鼠 PF 模型（图4d）分析中发现，LSC-Sec 和 LSC-Exo 在维持正常肺结构（图4e-f）以及减少纤维化（图4h）和胶原沉积方面均显示出治疗作用（图4g-i），如增加水通道蛋白5（AQP5）和血管性血友病因子（vWF），以及减少 α 平滑肌肌动蛋白（αSMA）（图4k-n），值得一提的是，αSMA 是指示 IPF 的成肌纤维细胞标志物。此外，在系统性细胞因子表达和信号传导蛋白（SMAD3）的水平上，LSC-Sec 和 LSC-Exo 可缓解 SMAD3 水平以及单核细胞趋化蛋白-1（MCP 1 / CLL2）的上调（图5a）。以上结果表明，LSC-Sec 和 LSC-Exo 可通过调节一些重要细胞因子和蛋白起到减少肺纤维化和胶原沉积的作用。

4. LSC-Exo 转录组学分析

LSC-Exo 和间充质外泌体（MSC-Exo）的 RNA 测序分析发现有600多种特有的 ，表明外泌体中的 miRNA 可能具有多种调控作用。与鉴定出的其他 miRNA 相比， miR-99 家族以及 miR-151a、miR-10a 和 miR-30a 在 LSC-Exo 中显着上调（图5j）。前人的研究表明，miR-30a 在逆转转化生长因子-β（TGF-β）诱导的 Wnt1 诱导信号通路蛋白1（WISP1）、抑制线粒体裂变和防止细胞凋亡方面具有抗纤维化特性，并且， WISP1 是 IPF 患者中已知的纤维化介质，可增强胞外矩阵蛋白（ECM）沉积并促进纤维化[2]。以上结果说明， miRNA 也提供了对 LSC 因子的治疗潜力的初步了解。(100yiyao.com）

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