JEV | 陆军军医大学徐海伟/范晓棠/邹婷发现类器官来源的人视网膜祖细胞的细胞外囊泡引起视网膜色素上皮损伤的机理

视网膜变性(RD)是一组导致不可逆视力丧失的疾病，其特征是视网膜色素上皮(RPE)或视网膜神经元损伤和丧失。干细胞分泌的细胞外囊泡(EVs)具有较低的免疫排斥和肿瘤发生风险，为RD提供了一种新的无细胞治疗模式，但仍有待进一步研究。人类视网膜类器官源性视网膜祖细胞(hERO-RPCs)是一种易于获得的先进细胞来源，可用于RD治疗。然而，hERO-RPCs衍生的EVs需要进一步的表征。

2023年12月27日，陆军军医大学徐海伟、范晓棠及邹婷共同通讯在Journal of Extracellular Vesicles 在线发表题为“Extracellular vesicles from organoid-derived human retinal progenitor cells prevent lipid overload-induced retinal pigment epithelium injury by regulating fatty acid metabolism”的研究论文，该研究发现类器官来源的人视网膜祖细胞的细胞外囊泡能够通过调节脂肪酸代谢来预防脂质超载引起的视网膜色素上皮损伤。该研究比较了hERO-RPCs衍生的EVs (hRPC-EVs)与人类胚胎干细胞(hESC)衍生的EVs(hESC-EVs)作为对照的特征。通过深入的蛋白质组学分析发现hRPC-EVs和hESC-EVs之间存在显著差异。通过对EVs与其源细胞的比较发现，hRPC-EVs的蛋白质负载比hESC-EVs的选择性更强。

特别是，hESC-EVs富含与血管生成和细胞周期相关的蛋白质，而hRPC-EVs富含与免疫调节和视网膜发育相关的蛋白质。更重要的是，与hESC-EVs相比，hRPC-EVs与细胞增殖的相关性较低，并且具有独特的调节脂质代谢的能力。进一步证实，hRPC-EVs可能消除脂质沉积，抑制脂肪毒性和氧化应激，增强油酸处理的ARPE-19细胞的吞噬和存活。在机制上，hRPC-EVs被整合到油酸处理的ARPE-19细胞的线粒体网络中，并增加线粒体脂肪酸β氧化相关蛋白的水平。因此，类器官衍生的hRPC-EVs代表了一种有前景的技术。

视网膜变性(RD)是一组导致不可逆视力丧失的严重疾病，如年龄相关性黄斑变性(AMD)和色素性视网膜炎(RP)，在发育后期导致视觉功能完全丧失。视网膜色素上皮(RPE)或视网膜神经元的丢失是RD病理生理学中类似的核心病理特征。干细胞为基础的治疗被认为是治疗RD的一种有希望的策略，可以补充丢失的视网膜神经元和RPE或通过旁观者效应保护剩余细胞。临床试验表明，干细胞治疗RD的安全性和潜在有效性。因此，探索优化的细胞来源和产物具有重要意义。

胚胎干细胞(ESCs)或诱导多能干细胞(iPSCs)具有多能性和无限自我更新的特点，是治疗RD的潜在理想来源。然而，关于胚胎干细胞来源细胞安全性的担忧仍有待解决。ESCs和iPSCs在扩增过程中迅速获得致癌突变，最终导致肿瘤发生。因此，这些细胞通常在移植前分化为视网膜细胞，以降低肿瘤发生的风险。值得注意的是，当使用ESC或iPSCs分化的细胞，特别是视网膜祖细胞(RPCs)或光感受器前体治疗RD时，也会引起不良增殖和免疫排斥反应。

视网膜类器官技术的出现提供了更合适的细胞来源，因为干细胞分化更接近于naïve发育过程，用于纯化分化细胞，确保移植前的最佳安全性和效力。因此，类器官来源的视网膜祖细胞/前体是视网膜移植的最佳来源。然而，ESC或iPSCs衍生的RPCs或前体尚未用于临床试验，因为不能完全排除在分化过程中混合未分化细胞的可能性。除了安全问题外，生存不良和免疫排斥是不可避免的，这限制了干细胞治疗的临床转化。细胞外囊泡(EVs)介导的无细胞治疗可能是治疗RD的一种更安全、更有希望的替代方法。

将RPC-EVs内化并整合到油酸处理的ARPE-19细胞的线粒体网络中（图源自Journal of Extracellular Vesicles ）

来自ESCs或iPSCs的EVs可能在维持干细胞多能性和体细胞去分化方面发挥关键作用，并可能对受损器官提供保护作用。此外，ESC或iPSCs衍生的细胞分泌功能EV“货物”，其性能优于成体细胞(如ipsc衍生的间充质干细胞(MSCs))分泌的EV“货物”。然而，在未分化多能干细胞的EV“货物”中存在的多能性相关蛋白引起了对其应用的安全性担忧。之前报道过，来自人类ESC来源的视网膜类器官(hEROs)的RPCs通过替换丢失的光感受器和将细胞质物质转移到宿主光感受器中来恢复RD动物的视觉功能，而不会发生肿瘤或异常增殖。如上所述，视网膜类器官来源的RPC已显示出更高的安全性和治疗潜力。分化的 hERO-RPC分泌的EVs是否是 RD 游离治疗的理想来源仍有待确定。

该研究收获了hESC-EVs和hRPC-EVs，对hESCs、hESC-EVs、hRPCs和hRPC-EVs的4D无标记蛋白质组学分析显示，四组之间蛋白质含量存在显著差异。与其来源细胞相比，hESC-EVs富含血管生成相关蛋白，而hRPC-EVs富含与免疫调节和视网膜发育相关的蛋白。hESC-EVs和hRPC-EVs的功能比较表明，hESC-EVs具有促进细胞增殖的能力，而hRPC-EVs具有显著的调节脂质代谢的能力。因此，hRPC-EVs可以通过调节脂肪酸代谢来保护RPE细胞免受脂质超载诱导的细胞毒性，这为脂质失调相关RD的治疗提供了新的思路。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/jev2.12401

转自：“iNature”微信公众号

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