血清 - free 培养时间对脂肪基质细胞来源小细胞外囊泡的影响及意义

【字体: 时间:2025年03月05日 来源:Journal of Nanobiotechnology 10.6

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  为探究血清 - free 培养时间对脂肪基质细胞(AdSCs)来源小细胞外囊泡(sEVs)的影响,研究人员进行相关实验,发现不同时段 sEVs 差异显著,对施万细胞增殖效果不同,为 sEVs 应用提供依据。

  在生命科学领域,细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)就像细胞间的 “信使”,携带各种重要信息,在细胞间的通讯中发挥着关键作用。特别是小细胞外囊泡(Small Extracellular Vesicles,sEVs),由于其高度的生物活性,在再生医学领域备受关注,被视为一种极具潜力的无细胞治疗方法。间充质基质细胞(Mesenchymal Stromal Cells,MSC)来源的 sEVs 能促进多种细胞增殖,而脂肪组织中的多能基质细胞,即脂肪基质细胞(Adipose tissue-derived stromal cells,AdSCs),可通过抽脂大量获取,其来源的 sEVs 有望用于自体治疗,促进组织再生。
然而,目前该领域面临着诸多挑战。细胞培养基常含血清,血清中的 EVs 和共分离蛋白会干扰实验,因此研究 sEVs 时需采用血清 - free 培养基。但血清是常用培养基成分,虽然有研究开发血清替代物,如 EV-depleted 血清和商业无 EV 产品,但仍存在问题,部分血清替代物中仍有 EVs 残留,会影响实验结果。而且,血清 - free 培养时间在文献中差异很大,从过夜到 72 小时不等,这种差异导致实验结果缺乏可重复性和可比性。为了解决这些问题,来自奥地利医科大学等机构的研究人员开展了相关研究,研究成果发表在《Journal of Nanobiotechnology》上。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:

  1. 细胞和组织处理技术:从青春期雄性 Sprague Dawley 大鼠获取坐骨神经和腹部脂肪组织,分离培养 AdSCs 和施万细胞(Schwann cells,SC),并对其进行鉴定 。
  2. sEVs 分离和富集技术:对达到一定融合度的 AdSCs 进行血清 - free 培养,每隔 24 小时收集并更换条件培养基,通过差速离心和过滤等步骤,富集不同时段(0 - 24 小时、24 - 48 小时、48 - 72 小时)释放的 sEVs。
  3. sEVs 分析技术:运用冷冻电镜(Cryo-EM)、原子力显微镜(AFM)、纳米颗粒跟踪分析(NTA)、蛋白质测量、免疫表型分析等多种技术,对 sEVs 的大小、形态、表型表达等进行分析。
  4. 细胞增殖实验技术:将不同时段的 sEVs 与 SC 共培养,通过测量细胞融合度和增殖率,评估 sEVs 对 SC 增殖的影响。

研究结果如下:

  1. AdSCs 的特性:培养的原代 AdSCs 具有典型的形态、免疫表型和多向分化潜能,证明成功培养 AdSCs。
  2. 血清 - free 培养对 AdSCs 活力的影响:通过 MTT 实验发现,血清 - free 培养条件下,AdSCs 的活力和代谢活性随时间下降,48 小时后差异显著,72 小时时活力明显低于 24 小时培养的细胞。
  3. sEVs 的定量分析:采用微 BCA 试剂盒和 NTA 对 sEVs 进行定量分析,结果显示随着血清 - free 培养时间延长,检测到的 sEVs 颗粒数量和总蛋白量均减少;颗粒 / 细胞比在 48 小时内保持稳定,第 3 天显著下降;颗粒 / 蛋白比在中间和后期组更高,表明可能存在较大囊泡或杂质污染。
  4. sEVs 的大小和表型分析:NTA 分析表明,早期(0 - 24 小时)释放的 sEVs 粒径显著小于后期;早期 sEVs 中包含更多外切体(0 - 45nm)和小 sEVs(45 - 105nm),后期大 sEVs(105 - 165nm)和更大颗粒增多。免疫表型分析发现,不同时段 sEVs 的表面蛋白表达存在差异,如 CMG 在早期和中间组表达较高,不同组 sEVs 中 CD9、CD63、CD81 等四跨膜蛋白表达有差异趋势,且后期 sEVs 供体间差异更大。
  5. sEVs 的形态分析:Cryo-EM 和 AFM 结果证实了 NTA 的发现,显示 sEVs 大小和膜结构高度异质,AFM 还发现 sEVs 直径与血清 - free 培养时间呈正相关。
  6. 主成分分析(PCA)结果:PCA 分析表明,早期 sEVs 与小 sEVs 和外切体以及某些蛋白高表达相关,可与中间和后期 sEVs 明显区分,中间和后期 sEVs 分散度更高,供体间差异更大。
  7. sEVs 对 SC 增殖的影响:将 sEVs 与 SC 共培养,发现只有早期 sEVs 能显著促进 SC 的融合度和增殖率,中间和后期 sEVs 效果不明显。

研究结论和讨论部分指出,本研究对 AdSCs 来源的 sEVs 进行了多方面分析,为血清 - free 条件下的最佳培养时间提供了参考。虽然所有组的颗粒都符合 sEVs 的特征,但早期(24 小时内)释放的 sEVs 对促进 SC 增殖效果最佳,这对于周围神经再生具有重要意义。不过,本研究仅评估了 sEVs 对 SC 增殖的影响,未来还需研究其对其他细胞类型的作用,以及分析 EVs 的 cargo 成分。同时,研究强调了培养时间对 sEVs 特性影响很大,需要标准化,以更好地比较 sEVs 对细胞相互作用的影响,为 sEVs 在再生医学中的临床应用奠定了更坚实的基础。
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