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Theranostics(IF 12.4)干細(xì)胞源性凋亡囊泡治療骨質(zhì)疏松的分子機(jī)制 研究背景與目的 骨質(zhì)疏松癥（OP）是一種慢性疾病，特征是骨量減少和骨組織微結(jié)構(gòu)破壞，增加脆性骨折的風(fēng)險(xiǎn)。
間充質(zhì)干細(xì)胞（MSCs）是細(xì)胞治療中有前景的資源，但大多數(shù)MSCs在移植后不久會(huì)發(fā)生凋亡。
凋亡細(xì)胞釋放的ApoEVs可能在治療中發(fā)揮作用，但其在治療骨質(zhì)疏松癥中的作用尚不清楚。
研究總結(jié) 本研究基于骨質(zhì)疏松癥的治療需求，首先提出假設(shè)：凋亡的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）釋放的凋亡細(xì)胞外囊泡（ApoEVs）可能攜帶有益的生物活性分子，這些分子能夠促進(jìn)骨形成和修復(fù)。
研究者通過(guò)在小鼠模型中追蹤Dio標(biāo)記的BMSCs，觀察到BMSCs在移植后迅速凋亡并產(chǎn)生ApoEVs。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)通過(guò)分離和表征ApoEVs，揭示了它們?cè)隗w外能夠促進(jìn)BMSCs的增殖、遷移和成骨分化。
通過(guò)體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，研究者發(fā)現(xiàn)ApoEVs能夠通過(guò)血液循環(huán)遷移到骨骼組織，并被內(nèi)源性BMSCs攝取，從而在骨質(zhì)疏松癥動(dòng)物模型中減輕骨丟失并促進(jìn)骨形成。
蛋白質(zhì)組學(xué)分析和信號(hào)通路研究揭示了ApoEVs中的Ras蛋白及其通過(guò)Ras/Raf1/Mek/Erk信號(hào)通路在促進(jìn)成骨中的關(guān)鍵作用。
最后，通過(guò)功能獲得與喪失實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了Ras蛋白在ApoEVs功能中的重要性，從而為ApoEVs作為無(wú)細(xì)胞治療方法提供了新的理論依據(jù)和治療骨質(zhì)疏松癥的潛在策略。
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研究方法及結(jié)果 1、BMSCs underwent apoptosis and generated ApoEVs post-transplantation - 研究使用活體成像系統(tǒng)(IVIS)追蹤了Dio標(biāo)記的BMSCs在小鼠體內(nèi)的凋亡和ApoEVs的產(chǎn)生。觀察到BMSCs在移植后2天內(nèi)發(fā)生凋亡，并產(chǎn)生大量ApoEVs。
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2、ApoEVs can migrate into bone via circulation and be uptaken by local BMSCs - 通過(guò)在小鼠體內(nèi)注射Dio標(biāo)記的ApoEVs，并使用成像系統(tǒng)檢測(cè)其分布，發(fā)現(xiàn)ApoEVs能夠通過(guò)血液循環(huán)遷移到骨骼組織，并被當(dāng)?shù)氐腂MSCs吞噬。
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3、ApoEVs promote the ability of proliferation, migration, and osteogenic differentiation of BMSCs - 研究通過(guò)CCK-8增殖實(shí)驗(yàn)、劃痕愈合實(shí)驗(yàn)和Boyden chamber遷移實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)ApoEVs能夠顯著促進(jìn)BMSCs的增殖、遷移和成骨分化能力。
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4、ApoEVs protect against bone loss in osteoporosis - 在OVX小鼠模型中，ApoEVs治療能夠減輕骨丟失，并通過(guò)微CT檢測(cè)、雙標(biāo)鈣黃綠素標(biāo)記實(shí)驗(yàn)和免疫熒光染色證實(shí)了ApoEVs在促進(jìn)骨形成方面的效果。
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5、ApoEVs enhance the osteogenic activity of BMSCs by transporting Ras protein - 通過(guò)質(zhì)譜分析，研究者發(fā)現(xiàn)ApoEVs中的Ras蛋白表達(dá)上調(diào)，并使用siRNA和慢病毒技術(shù)驗(yàn)證了Ras在ApoEVs促進(jìn)BMSCs增殖和成骨分化中的關(guān)鍵作用。
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6、ApoEVs activates the Ras/Raf1/Mek/Erk pathway to promote bone formation - 研究通過(guò)qRT-PCR和Western blot實(shí)驗(yàn)檢測(cè)了ApoEVs處理后BMSCs中Ras/Raf1/Mek/Erk信號(hào)通路相關(guān)基因和蛋白的表達(dá)變化，證實(shí)了ApoEVs通過(guò)激活該通路促進(jìn)BMSCs的增殖和成骨分化。
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7、In Vivo Verification of ApoEVs Effects via Ras/Raf1/Mek/Erk Pathway - 在OVX小鼠中，使用Ras/Raf1/Mek/Erk通路的抑制劑處理后，ApoEVs增強(qiáng)骨體積和保護(hù)骨小梁微結(jié)構(gòu)的效應(yīng)被抵消，證實(shí)了ApoEVs通過(guò)該通路在體內(nèi)促進(jìn)骨形成。
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