外泌体运载的环状RNA-circ77作为ceRNA调控软骨细胞功能及在骨关节炎治疗中的作用和机制研究

Osteoarthritis (OA) is a common disease which seriously affects an individual's quality of life and ability to work, but at present there is no effective means of prevention or early treatment. Through our previous research, we developed exosomes into biological origin RNA-drug delivery systems with the aim of treating chronic diseases. After mining public databases using bioinformatics methods, we found that decreased expression of hsa_circ_0000077 (circ77) was associated with development of OA. In this study, circ77 high-expressing exosomes (circ77-Exos) were characterized and identified. The effect of circ77-Exos on chondrocyte survival and function was investigated by in vitro and in vivo experiments to further clarify the role of circ77-Exos as an early treatment in preventing the progression of OA. Our results not only reveal the role of circ77 in the regulation of chondrocyte apoptosis and maintenance of cartilage extracellular matrix, which helps us to better understand the mechanism of OA disease progression, but also provide a theoretical basis for the creation of an exosome-centered circular RNA drug delivery system for the development of new treatments.

骨关节炎（OA）是一种严重影响生活和工作的常见病，但目前缺乏有效的预防和早期治疗手段。我们通过前期研究，将外泌体开发成一种生物来源的RNA药物递送系统，并尝试用于慢性疾病的治疗。通过生物信息学方法对公共数据库进行挖掘后，发现hsa_circ_0000077（circ77）的表达减低与OA疾病发生发展相关。本课题拟获取高表达circ77的外泌体（circ77-Exos），并对circ77-Exos进行表征和鉴定；通过体外实验，进一步明确circ77-Exos对于维持软骨细胞存活与功能的作用；通过体内实验，进一步明确circ77-Exos对于OA进展的延缓作用与早期治疗作用。所得的结果不仅可以揭示circ77调控软骨细胞凋亡和软骨细胞外基质的过程中的作用，有助于我们更好的理解OA疾病进展的机理，还可以建立以外泌体为核心的环状RNA药物递送系统，为新的治疗手段的研发提供理论基础。

骨关节炎是一种严重影响生活和工作的常见病，但目前缺乏有效的预防和早期治疗手段。在本项目的完成中，课题组分离培养鉴定了滑膜间充质干细胞（SMSCs），成功构建了高表达circ77的外泌体（circ77-Exos）和circRNA3503的外泌体（circRNA3503-OE-sEVs），并进行了纯化和鉴定。课题组引入了一种体温响应的可注射水凝胶PDLLA-PEG-PDLLA（PLEL）水凝胶，并通过一系列实验证明PLEL水凝胶能延长外泌体的作用时间，增强外泌体的治疗能力。通过体外实验，发现circ77-Exos或circRNA3503-OE-sEVs可以促进软骨细胞增殖和迁移，具有抗凋亡功能，促进软骨细胞的基质合成，抑制软骨细胞的基质降解。通过体内实验，验证circ77-Exos或circRNA3503-OE-sEVs的生物学功能，通过HE 染色、番红固绿染色和甲苯胺蓝染色观察软骨形态，通过免疫组化观察软骨细胞外基质相关蛋白——包括 ECM 合成相关蛋白（ACAN和Col II）、ECM 降解相关蛋白（MMP13和ADAMTS5）等指标变化情况，并通过荧光示踪观察外泌体定位。并进一步探究外泌体搭载的环状RNA（包括circ77和circRNA3503）的相关分子机制。实验结果证明circ77-Exos和circRNA3503-OE-sEVs对于 OA 进展具有显著的延缓作用。此外，课题组提出了“伴侣蛋白”这种增强外泌体中核酸载量的方法，并以长链非编码RNA-H19和其“伴侣蛋白”hnRNP A2/B1为例完成了相关实验并发表了论著。此方法具有很强的拓展性和延续性，可在后续研究中用于外泌体核酸药物搭载。本项目完成了环状RNA模块化外泌体和通过“伴侣蛋白”增强外泌体核酸载量等技术的研发及相关机制探索，为更加安全高效的维持软骨微环境延缓OA进展提供了新思路。