微片段化自体脂肪提取物及其外泌体的促软骨修复作用

The clinical treatment of articular defect has been a problem worldwide. It was believed that good therapeutic outcomes have been demonstrated by means of injection of enzymatically digested lipoaspirates with unknown mechanisms. In view of the functions of exosomes derived from adipose tissue/cell in intercellular communications and their potential role in paracrine pathway of stem cell, we adopt a novel non-enzymatic method, to obtain micro-fragmented adipose tissue. The possible mechanism is to be investigated as to how the micro-fragmented adipose tissue derived exosomes express heat shock protein 70 (HSP70), mediating the Erk1/2-p38/MAPK signaling pathway through binding to Toll-like receptor 4 (TLR4), and promote proliferation and extracellular matrix（ECM）secretion of chondrocytes. Animal experiment will be performed to evaluate the effect of micro-fragmented adipose tissue and purified exosomes on repair of articular cartilage defect through in situ injection. This project will provide the theoretical basis for a newly applied, safe and efficient regenerative treatment for cartilage lesions, which could be potentially beneficial for further therapeutic strategies in regenerative medicine.

关节软骨损伤修复一直是骨科难题。已知经酶解处理后的人体脂肪提取物注射在软骨损伤修复治疗方面有良好疗效，但目前机制未明。鉴于脂肪组织/细胞来源的外泌体在细胞间通信中的作用及其在干细胞旁分泌中的潜在地位，我们采用一种新型的非酶化获取脂肪微片段的方法，目的是获得更高含量的外泌体。本研究探索自体脂肪微片段来源的外泌体通过表达热休克蛋白70结合并激活软骨细胞表面Toll样受体4介导的Erk1/2-p38/MAPK信号通路，从而影响软骨细胞增殖、分泌细胞外基质，进而促进软骨再生的可能机制；通过动物实验评估不同方法制备的自体脂肪微片段及其中纯化的外泌体原位注射对软骨缺损的修复作用。本项目将为一种安全、高效的治疗软骨病变的生物医学新方法提供理论依据，具有重大科学意义与临床转化价值。

由于软骨的自我再生能力很差，关节软骨损伤修复一直是骨科难题。因此各种类型的再生技术应运而生，其中经酶解处理后的人体脂肪提取物注射在软骨损伤修复治疗方面有良好疗效，但目前机制未明。因此，我们采用一种新型的非酶化获取富含脂肪间充质干细胞的自体微片段化脂肪组织，并在关节软骨缺损的大鼠体内研究其促软骨再生能力，我们的研究结果发现，这种非化学方法获取的自体微片段化脂肪组织可以有效地促进体外软骨细胞的迁移，并可在动物模型内促进透明软骨的再生。鉴于脂肪间充质干细胞来源的外泌体在细胞间通信中的作用及其在干细胞旁分泌中的潜在地位，我们通过体外培养扩增脂肪间充质干细胞，从其培养上清中超速离心获得外泌体，通过基因测序表征外泌体中的miRNA表达谱，通过GO和KEGG分析其可能的生物学功能。然后，脂肪间充质干细胞来源的外泌体促进软骨细胞再生和迁移，再通过骨关节炎模型和软骨缺损动物模型来验证外泌体的促软骨再生能力，和促进软骨再生的可能机制。本项目将为一种安全 、高效的治疗软骨病变的生物医学新方法提供理论依据，具有重大科学意义与临床转化价值。