脐带MSCs微泡通过microRNAs重塑自噬逆转骨髓MSCs衰老的研究

Aging of bone marrow mesenchymal stem cells (BMSCs) contributes to organism aging and the development of various degenerative diseases. There is still no effective intervention. Our previous study confirmed that microvesicles (MVs) derived from MSCs carry the microRNAs (miRNAs) molecules that represent the aging state of their parental MSCs. The results of our preliminary experiments demonstrated that neonatal umbilical cord mesenchymal stem cells derived microvesicles (UCMSC-MVs) can activate the expression of a variety of autophagy related genes and reverse the aging of BMSCs in vitro. Therefore, we propose that UCMSC-MVs rejuvenate aged BMSCs through delivering miRNAs to rebuild the autophagy. In this project, we plan to investigate the rejuvenation effect of UCMSC-MVs on aged BMSCs by in vivo and in vitro experiments. Then use autophagy activator and inhibitor to confirm that UCMSC-MVs reverses the aging of BMSCs by remodeling autophagy. In order to clarify the molecular mechanism, bioinformatics analysis and biological experiments will be conducted and combined to screen the key miRNAs that active autophagy and rejuvenate aged BMSCs. This study not only helps to improve the clinical efficacy of BMSCs, but also provides a new idea for delaying and treating related degenerative changes caused by BMSCs aging.

骨髓间充质干细胞（BMSCs）衰老是导致机体衰老和退行性疾病的重要原因，目前尚缺乏有效的干预手段。我们前期证实微泡（MVs）携带反映母体MSCs衰老状态的miRNAs分子信息。预实验发现，新生儿脐带MSCs来源微泡（UCMSC-MVs）能以多靶向调控方式激活衰老BMSCs中自噬相关基因的表达，并体外逆转BMSCs的衰老，因而推测UCMSC-MVs可通过水平传递miRNAs重塑BMSCs的自噬水平进而逆转其衰老。本项目拟通过体内、外实验更系统的研究UCMSC-MVs对BMSCs衰老的逆转效应；继而利用自噬激活剂和抑制剂证实UCMSC-MVs通过重塑细胞自噬逆转BMSCs的衰老；最后通过生物信息学分析与实验验证相结合遴选出对激活BMSCs自噬并逆转其衰老起关键调控作用的miRNAs。本研究不仅有助于提高BMSCs的临床疗效，也为延缓及治疗BMSCs衰老所导致的相关退行性改变提供新思路。

间充质干细胞（MSCs）衰老是导致机体衰老和多组织器官退行性变化的重要原因，但目前仍缺乏有效的干预手段。我们前期的研究发现，“年轻”细胞来源的微泡（MVs）携带更加“年轻”的分子信息。在此基础上，本项目采用新生儿脐带MSCs来源的MVs（UCMSC-MVs）处理成人骨髓MSCs（BMSCs），证实UCMSC-MVs可显著增强BMSCs的增殖能力、自我更新能力和DNA复制能力，降低BMSCs中衰老相关β-半乳糖苷酶的表达，同时延长其端粒长度；而且我们通过裸鼠模型，证实UCMSC-MVs处理后的BMSCs体内骨再生能力和促进皮肤损伤修复的能力明显增强；进一步对UCMSC-MVs处理前后的BMSCs进行RNA-seq，发现UCMSC-MVs可以使BMSCs中整体基因的表达模式向胎儿BMSCs的方向发生转变，并且上调的基因主要富集于细胞周期、DNA复制和DNA修复相关的信号通路；更为重要的是，我们将UCMSC-MVs直接尾静脉注射到自然衰老小鼠体内，发现UCMSC-MVs可以使衰老小鼠的骨质、肾功能以及血管的退行性变化得到改善。我们在该项目资助下，研究了UCMSC-MVs的尺寸分布特征以及RNA内容物特征，建立了UCMSC-MVs逆转成人BMSCs衰老的培养体系，证实了UCMSC-MVs可以从分子、细胞和功能多个水平逆转BMSCs的衰老，同时还发现UCMSC-MVs具有延缓机体多组织器官退行性变化的作用。本项目的完成不仅有助于建立改善BMSCs衰老状态的新手段，同时也为延缓甚至逆转机体的衰老以及多种组织器官的退行性变化提供了新思路。