人脐带间充质干细胞来源的外泌体通过激活Wnt/β-catenin通路促进雄激素性脱发中的毛囊再生

Human umbilical cord mesenchymal stem cell-derived exosomes enhance follicular regeneration in androgenetic alopecia via activation of Wnt/β-catenin pathway.

作者信息Aiqing Yu, Yujun Zhang, Saifeng Zhong, Zhizhen Yang, Mingming Xie
PMID40751216
发布时间2025-08-01
DOI10.1186/s13287-025-04538-5

实验完整度

包含体外细胞实验(hDPCs增殖、迁移、RNA-seq)、体内动物模型(DHT诱导AGA小鼠)及机制验证(miRNA调控Wnt通路),证据层级完整。

主要模型

DHT诱导的AGA小鼠模型(C57BL/6) 人真皮乳头细胞(hDPCs) 人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)

重点核对

DHT注射剂量:2 mg/kg,每日皮下注射 MSC-Exo处理浓度:体外40 μg/mL(RNA-seq),80 μg/mL(CCK8最大增殖),60 μg/mL(划痕最大迁移) MSC-Exo处理时间:24小时(体外),每日局部涂抹(体内) 动物模型:雄性C57BL/6小鼠,42日龄,体重18-22g qPCR内参基因:GAPDH

摘要

背景:从人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)中分离的外泌体已显示出能够减轻双氢睾酮(DHT)诱导的毛囊生长周期紊乱。然而,hUCMSC来源的外泌体影响雄激素性脱发(AGA)中毛干再生的确切作用和潜在机制仍不清楚。方法:使用荧光激活细胞分选法,在用TrypLE™ Express酶消化后分离hUCMSCs。通过超速离心纯化这些hUCMSCs衍生的外泌体,随后通过透射电子显微镜和Western blotting表征其形态和蛋白标志物。为了模拟人类AGA,小鼠每天接受双氢睾酮皮下注射。通过透明皮肤可视化、苏木精-伊红染色和免疫荧光实验评估MSC来源外泌体(MSC-Exo)对毛囊生长的影响。此外,使用EnoGeneCell™ Counting Kit-8测定和划痕愈合实验评估MSC-Exo处理后对人真皮乳头细胞(hDPCs)增殖和迁移反应的影响。结果:在体内,MSC-Exo显著促进毛囊增大,并促进毛囊进入生长期。这些外泌体调节毛囊生物学中关键细胞(特别是真皮乳头细胞)的增殖和分化,同时改变hDPCs的分泌谱。值得注意的是,在hUCMSC外泌体中鉴定出高水平的两种microRNA,miR-21-5p和let-7b-5p。这两种microRNA都是毛囊功能关键基因(包括Cyclin D1、c-MET和LEF1)的公认调节因子,它们共同激活Wnt/β-catenin信号通路,从而增强hDPCs的功能分化。结论:源自hUCMSCs的外泌体富含miR-21-5p和let-7b-5p,它们靶向Cyclin D1、c-MET和LEF1等关键基因以激活Wnt/β-catenin通路,促进AGA模型中的毛发再生。这些发现揭示了干细胞来源外泌体的新治疗靶点,并强调了它们在激活Wnt/β-catenin信号传导以治疗AGA方面的潜力。我们的研究为干细胞外泌体在AGA中的机制作用提供了新的见解,并推动了针对该病症的再生疗法的发展。

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
hUCMSC来源的外泌体是否以及如何通过调节hDPCs促进AGA中的毛干再生?
核心机制
hUCMSC外泌体富集miR-21-5p和let-7b-5p,靶向Cyclin D1、c-MET和LEF1,激活Wnt/β-catenin信号通路,增强hDPCs的功能分化。
主要证据
DHT诱导的AGA小鼠模型中外泌体促进毛囊再生;体外hDPCs中证实外泌体促进增殖、迁移,并上调Wnt通路相关基因。
研究意义
研究为干细胞外泌体治疗AGA提供了新的靶点,并支持其在激活Wnt/β-catenin信号传导以治疗AGA中的潜力。

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

hUCMSCs培养及外泌体分离鉴定

获取并验证hUCMSC来源外泌体的纯度和特征

培养hUCMSCs,收集条件培养基,通过超速离心纯化外泌体,并通过TEM、NanoFCM和Western blot鉴定形态和标志物。

2

MSC-Exo对AGA小鼠模型的治疗效果评估

评估MSC-Exo能否减轻DHT诱导的毛发生长抑制

通过DHT皮下注射建立AGA小鼠模型,局部涂抹MSC-Exo,观察毛发生长,并通过HE、免疫荧光、Western blot等分析毛囊结构。

3

MSC-Exo对hDPCs的RNA-seq及信号通路影响

探索MSC-Exo处理对hDPCs转录组和信号通路的影响

用MSC-Exo处理hDPCs 24小时,进行RNA-seq分析差异表达lncRNA和通路富集,并通过Western blot检测AKT和ERK磷酸化。

4

MSC-Exo对hDPCs增殖、迁移和分泌功能的影响

评估MSC-Exo对hDPCs增殖、迁移和生长因子分泌的影响

通过CCK-8和划痕实验检测增殖和迁移,通过qPCR和ELISA检测生长因子表达和分泌。

5

外泌体中关键miRNA的鉴定及功能验证

鉴定外泌体中高丰度miRNA并验证其对hDPCs基因表达的调控

通过数字PCR绝对定量外泌体中的候选miRNA,并合成miR-21-5p和let-7b-5p处理hDPCs,检测下游基因表达。

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
ncMission人间充质干细胞培养基Nuwacell--
DMEM/F-12培养基Gibco--
TrypLE™ Express酶Gibco--
PE标记抗人CD73抗体BioLegend344003
PE标记抗人CD105抗体BioLegend800503
PE标记抗人CD14抗体BioLegend325605
PE标记抗人CD34抗体BioLegend343605
PE标记抗人HLA-DR抗体BioLegend307605
FITC标记抗人CD90抗体BioLegend328107
FITC标记抗人CD45抗体BioLegend368507
FITC标记抗人CD79a抗体BioLegend333511
0.22微米滤器Millipore--
JEM-1400PLUS透射电子显微镜JEOL--
SDS-PAGE凝胶Beyotime--
BeyoECL Star增强化学发光底物Beyotime--
平滑肌肌动蛋白多克隆抗体Proteintech14395-1-AP
LEF1多克隆抗体Proteintech14972-1-AP
外泌体抗体panel(Calnexin,CD9,CD63,CD81,Hsp70,TSG101)Abcamab275018
β-连环蛋白兔多克隆抗体ABclonalA0316
小鼠抗磷酸化AKT(Ser473)抗体Biossbsm-33281m
Bcl-2抗体MCEHY-P80029
PERK抗体MCEHY-P80781
AKT1/AKT2/AKT3抗体 (YA635)MCEHY-P80535
ERK1/2抗体MCEHY-P80393
c-Myc抗体MCEHY-P80626
Cyclin D1抗体 (YA485)MCEHY-P80098
c-Jun抗体MCEHY-P80084
c-Met(细胞质)多克隆抗体Proteintech25869-1-AP
细胞角蛋白15多克隆抗体Thermo FisherPA5-82854
双氢睾酮Solarbio--
异氟烷RWDR51022
BeyoCUBIC™动物组织光学透明试剂盒Beyotime--
RNA测序TIANGEN--
EnoGeneCell™计数试剂盒-8EnoGene--
QuantiCyto®人VEGF ELISA试剂盒NeoBioscience--
EasyPure RNA试剂盒TransGen--
ReverTra RT预混液Toyobo--
Hieff® qPCR SYBR Green预混液Yeasen--
miRNeasy血清/血浆试剂盒QIAGEN--
M-MLV逆转录酶Tagmine Biotech--
QIAcuity数字PCR系统QIAGENQIAcuity-00683
异氟烷麻醉机RWDR51022

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
细胞培养
hUCMSCs培养于ncMission hMSC Medium,hDPCs培养于DMEM/F-12,温度37°C,5% CO2,每3天传代
阅读提示:Materials and methods, Cell culture
外泌体分离
外泌体分离采用超速离心,条件:300 × g 10 min,2000 × g 10 min,10,000 × g 30 min,0.22 μm过滤,100,000 × g 70 min 两次
阅读提示:Materials and methods, Isolation and purification of MSC-exo
动物模型建立
小鼠品系C57BL/6,雄性,42日龄,体重18-22 g,DHT剂量2 mg/kg,每日皮下注射,实验周期15天
阅读提示:Materials and methods, Animal studies
体外处理
hDPCs用MSC-Exo处理,浓度对于RNA-seq为40 μg/mL,对于CCK8为0-80 μg/mL,对于划痕为0-60 μg/mL,处理时间24小时
阅读提示:Results, MSC-exo activates Wnt pathway genes and upregulates GSK3A
分子检测
qPCR使用GAPDH作为内参,2^-ΔΔCT方法;Western blot抗体浓度1:1000
阅读提示:Materials and methods, Quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR); Western blot analysis