间充质干细胞外泌体运载microRNA22对视网膜光损伤的治疗作用与机制研究

Exosomes derived from mesenchymal stem cells (MSC-Exos) were proved to have similar tissue repair and neural-protective effects as MSCs. They also served as carriers to deliver protein, DNA, RNA or drugs to recipient cells. MicroRNA22 was associated with neuronal migration and differentiation. It was proved to possess neural-protective function in the brain. Our previous study has demonstrated that microRNA22 could protect the primary cultured retinal cells from light injury in vitro. So in this study, MSC-Exos were used as carriers to transfer miRNA22 to mice retina to study its effect on light-induced retinal injury from in vivo and in vitro aspects. Our study optimizes the therapeutic effect of MSC-Exos on retinal light injury on one hand, and tries to discuss the use of exosomes as drug carriers in eye disease on the other hand, which will provide new directions to the treatment of retinal degeneration diseases and photoreceptor damage.

间充质干细胞（MSCs）来源的外泌体在多项研究中被证实具有与MSCs相似的组织修复和神经保护作用，且可以作为一种安全高效的载体运载蛋白、基因和药物进入受体细胞。MicroRNA22是一种参与神经细胞的迁移分化，具有神经保护功能的microRNA。前期研究发现microRNA22可以对体外培养的视网膜细胞起到保护作用。故本课题拟将MSCs来源外泌体作为载体运输microRNA22，从体内和体外两个方面研究其在小鼠视网膜光损伤模型中发挥的作用，并从凋亡、炎症及神经保护三个方向对作用机制进行初步探究。本课题一方面对MSCs来源外泌体对视网膜损伤的治疗进行优化，另一方面尝试将外泌体作为载体进行眼科疾病治疗，这将为视网膜神经变性疾病、视细胞损伤的治疗提供新方向。

长期或大量光照可导致视网膜损伤和变性，视网膜光损伤模型是常用的视网膜变性发病机制和神经保护研究动物模型。已有研究表明，microRNA22（miR22）在神经退行性疾病和神经损伤中具有神经保护作用，但其稳定性差，易被降解，需载体包装才能在体内发挥作用；而间充质干细胞（mesenchymal stem cells, MSCs）分泌的小胞外囊泡（small extracellular vesicles, sEVs）(MSC-sEVs）具有神经保护和促进组织损伤修复作用，同时由于其具有脂质双分子层结构，不仅可穿透生物学屏障，还可保护其内容物不被降解，因而可以作为良好的药物载体。因此，本研究将通过转基因使得MSCs高表达miR22，分离获得高表达miR22的MSC-sEVs，使用小鼠视网膜光损伤模型，观察其对视网膜结构和功能的保护作用并探究其发挥作用的机制。本课题研究结果证实蓝光照射会引起视网膜光感受器细胞损伤凋亡，从而导致外核层变薄，而在损伤的同时通过玻璃体腔注射MSC-sEVs可以保护视网膜结构和功能，减轻外核层变薄的程度，减少光感受器细胞凋亡数量并维持由视网膜电图反应出的视网膜功能，且miR22-sEVs的治疗效果更加优越。从机制上来看，在基因表达层面，MSC-sEVs治疗后，CCL-2、CCR-2、LTB-4、LILRA-6、IL-1β等炎症因子表达下调，而神经保护因子和凋亡相关因子表达无明显变化，提示MSC-sEVs的治疗作用可能是通过抑制炎症反应来实现的。从蛋白表达层面看，各治疗组CCL-2表达水平均低于PBS组，更验证了CCL-2在sEVs对视网膜光损伤治疗中发挥重要作用。本课题一方面为MSC-sEVs对视网膜损伤的治疗进行优化，另一方面尝试将胞外囊泡作为载体进行眼科疾病治疗，从而为视网膜神经细胞保护治疗提供新的方案。