小细胞外囊泡治疗小梁网纤维化:2D/3D体外和体内分析

Small Extracellular Vesicle Treatment of Trabecular Meshwork Fibrosis: 2D/3D In Vitro and In Vivo Analyses

作者信息Yufan Jiang, Yutong Che, Yuning Zhang, Xiaofeng Zhu, Caiqing Wu, Lixia Lin, Minbin Yu, Yangfan Yang
PMID40970665
发布时间2025-09
DOI10.1167/iovs.66.12.48

实验完整度

包含体外2D/3D细胞模型、动物模型等多个独立证据层级,并通过Western blot、免疫荧光、qPCR、形态学分析及IOP测量进行功能与机制验证。

主要模型

原代人小梁网细胞(hTMCs)2D培养 无支架3D培养的小梁网细胞球体 TGFβ2过表达腺病毒诱导的慢性高眼压小鼠模型

重点核对

hBMMSC sEVs的提取与鉴定:梯度超速离心,粒径40-160 nm,CD9/CD63阳性 TGFβ2诱导纤维化模型:20 ng/mL TGFβ2处理24小时 sEVs处理浓度:108 particles/mL,处理24小时 3D培养条件:无支架3D培养6天,随后处理24小时 动物模型:腺病毒Ad-TGFβ2C226/228S前房注射,14天后注射108/mL sEVs

摘要

目的:小梁网(TM)纤维化是POAG的关键病理机制。小细胞外囊泡(sEVs)是一种细胞外分泌物,具有抗纤维化和损伤修复等多种功能。本研究探讨了人骨髓间充质干细胞来源(hBMMSC)sEVs在二维(2D)/三维(3D)培养的TM细胞体外及体内的抗纤维化作用。方法:从角膜环中分离原代人TM细胞并鉴定。通过无支架3D培养生成3D TM培养物。通过梯度超速离心从hBMMSC上清中提取sEVs,并通过电子显微镜和纳米流式分析进行鉴定。在2D/3D TM细胞培养中建立TGFβ2诱导的纤维化模型,通过Western blot、免疫荧光和形态学分析评估sEVs处理的效果。通过注射过表达TGFβ2的腺病毒Ad-TGFβ2C226/228S构建慢性高眼压小鼠模型。2周后将hBMMSC sEVs注射入前房。测定眼压(IOP)以及虹膜角膜角中纤连蛋白(FN)和α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的变化。结果:hBMMSC sEVs在2D和3D TM纤维化模型中均显著降低FN和α-SMA表达。sEVs还减轻了TGFβ2诱导的3D培养TM体积、孔隙率和孔隙密度的降低。在体内,注射sEVs有效降低了TGFβ2诱导的IOP升高,并减少了虹膜角膜角中FN和α-SMA的表达。结论:hBMMSC sEVs通过蛋白表达和形态学变化显著减轻TGFβ2诱导的TM纤维化。此外,hBMMSC sEVs在缓解与TM纤维化相关的TGFβ2诱导的IOP升高方面具有治疗潜力。关键词:青光眼,小梁网,sEVs,纤维化,3D培养

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
hBMMSC sEVs能否减轻TGFβ2诱导的小梁网纤维化并降低眼压?
核心机制
hBMMSC sEVs通过上调MMP3表达和下调TIMP1表达,增加MMP3/TIMP1比值,促进ECM降解,从而减轻TM纤维化。
主要证据
在2D和3D培养的TM细胞中,sEVs显著降低FN和α-SMA的表达,并改善3D结构形态;在体内,sEVs注射降低TGFβ2诱导的IOP升高并减少FN和α-SMA表达。
研究意义
hBMMSC sEVs具有治疗POAG相关TM纤维化和降低IOP的潜力,为青光眼治疗提供新思路。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

hBMMSC sEVs提取与鉴定

获取并验证hBMMSC sEVs的形态、大小和表面标志物

通过梯度超速离心从hBMMSC上清中提取sEVs,使用透射电镜观察形态,纳米流式分析检测粒径和CD9/CD63表达。

2

sEVs摄取实验

验证hBMMSC sEVs能否被TM细胞摄取

PKH67标记sEVs,与TM细胞共培养12和24小时,通过共聚焦显微镜观察绿色荧光与细胞骨架共定位。

3

细胞增殖活性检测

评估TGFβ2和sEVs对TM细胞活力的影响

使用CCK-8试剂盒检测TGFβ2不同浓度(5、10、20 ng/mL)和sEVs不同浓度(10^6、10^8、10^10 particles/mL)处理24小时后的细胞活力。

4

2D培养TM细胞抗纤维化效果验证

检测sEVs对TGFβ2诱导的2D TM细胞纤维化的影响

Western blot、免疫荧光和qPCR检测FN、α-SMA及MMP相关基因表达。

5

3D培养TM细胞抗纤维化效果验证

检测sEVs对TGFβ2诱导的3D TM细胞纤维化及形态结构的影响

通过无支架3D培养TM细胞,免疫荧光检测FN和α-SMA表达,高内涵成像分析最大截面积、孔隙率和孔隙密度,AFM检测表面形态。

6

体内抗纤维化效果验证

评估sEVs对TGFβ2诱导的慢性高眼压小鼠模型眼压和TM纤维化的影响

注射Ad-TGFβ2C226/228S诱导高眼压,14天后前房注射sEVs,测量IOP并检测FN和α-SMA表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM/F12培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Gibco16000044
青霉素-链霉素Gibco15140122
去除sEV的血清VivacellC3801
磷酸盐缓冲液GENOM BioGNM14190-5
0.22微米过滤器GREEN MALLDS-ZSGLQ-02
透射电子显微镜FEITecnai
纳米流式分析仪NanoFCMU30E
抗CD9抗体BD Biosciences555371
抗CD63抗体BD Biosciences561983
PKH67染色剂SolarbioD0031
罗丹明标记的鬼笔环肽SolarbioCA1610
含抗淬灭剂的DAPICell Signaling Technology8961S
共聚焦激光扫描显微镜Carl ZeissLSM980
地塞米松Sigma-AldrichD4902-25MG
六孔板Corning3516
96孔板CorningCLS3599-100EA
转化生长因子β2MedChemExpressHY-P7119
CCK-8试剂盒DOJINDOCK04-500T
分光光度计Bio-Rad--
SurePAGE Bis-Tris凝胶GenScript--
快速封闭液NCM BiotechP30500
抗肌纤蛋白抗体Abcamab318197
抗α-SMA抗体Abcamab124964
抗FN抗体Abcamab2413
抗兔IgG HRP二抗Cell Signaling Technology7074S
抗兔488荧光二抗Cell Signaling Technology4412S
抗兔647荧光二抗Cell Signaling Technology4414S
Triton X-100MP Biomedicals9036-19-5
TaKaRa MiniBEST通用RNA提取试剂盒TaKaRa BIO9767
PrimeScript RT试剂盒(含gDNA Eraser)TaKaRa BIORR047A
TB Green Premix Ex Taq IITaKaRa BIORR420A
QuantStudio 3实时荧光定量PCR系统Thermo Fisher Scientific--
胰酶Thermo Fisher Scientific25200056
甲基纤维素----
96孔球底板Corning4515
高内涵成像显微镜PerkinElmerImageXpress
原子力显微镜Asylum ResearchMFP-3D
悬臂梁OlympusBL-AC40TS-C2
阿佛丁Sigma-Aldrich--
盐酸丙美卡因滴眼液Alcon Couvreur NV--
Ad-TGFβ2C226/228S腺病毒Dongze Bio--
Ad-Null腺病毒----
妥布霉素眼膏----
iCare TONOLAB眼压计iCare Finland Oy--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
sEVs提取与鉴定
超速离心转速和时间、sEVs粒径范围(40-160 nm)、CD9/CD63阳性比例(约70%至少一种阳性,>20%双阳性)
阅读提示:Methods: Extraction and Identification of hBMMSC sEVs
2D细胞培养与处理
TGFβ2浓度(20 ng/mL)、sEVs浓度(10^8 particles/mL)、处理时间(24小时)
阅读提示:Methods: Cell Proliferation Assay; Western Blotting; Immunofluorescence Analysis
3D培养与处理
无支架3D培养条件:0.25%甲基纤维素、细胞密度1×10^6 cells/mL、培养6天后处理24小时
阅读提示:Methods: Construction of 3D Cultured hTMCs
动物模型建立
腺病毒注射体积(2.5 µL)和滴度(1×10^8 pfu/mL)、sEVs注射体积和浓度(2.5 µL,108/mL)、注射时间(第14天)
阅读提示:Methods: Ocular Hypertension Animal Model and Drug Treatments
眼压测量
IOP测量时间点(第8天起每4天至第28天)、每次测量6次取平均值
阅读提示:Methods: IOP Measurement