幹細胞的培養上清液對乾眼症的應用
幹細胞的培養上清液對乾眼症的應用
摘要
脂肪組織來源的幹細胞培養上清液(AdMSC-CM)能抑制角膜上皮細胞的細胞死亡和發炎物質的表達,並提升屏障功能。
AdMSC-CM 的效果與 TGF-β 和 JAK-STAT 訊號有關。
用 AdMSC-CM 點眼在小鼠乾眼症模型發現 AdMSC-CM 改善角膜的屏障功能,並抑制了角膜上皮的損傷。
這些結果表明 AdMSC-CM 有可能成為乾眼症研究的新方向。
實驗結果
(1) AdMSC-CM 抑制了角膜上皮細胞的細胞死亡和發炎物質的表達,並提升屏障功能。
回收脂肪來源的幹細胞培養後的培養基(AdMSC-CM),並將其添加到由Benzalkonium Chloride(BAC)誘導的人類角膜上皮損傷模型中進行培養,結果發現 AdMSC-CM 抑制了角膜上皮細胞的細胞死亡(圖1A)。此外,AdMSC-CM 也抑制了 BAC 誘導的發炎性物質(IL6, TNF)基因表達的上升(圖1B)。
圖1. AdMSC-CM 對 BAC 引起的角膜上皮細胞細胞死亡(A)及發炎性物質基因表達的功能評估
接著確認 AdMSC-CM 對 BAC 引起的角膜上皮細胞屏障功能損傷的效果,結果發現 AdMSC-CM 改善了作為屏障功能指標的 TER的下降(圖2A)。此外,AdMSC-CM 也改善了屏障功能相關蛋白(TJP1, MUC16)表達下降的情況(圖2B)。綜合以上結果顯示AdMSC-CM 具有抑制角膜上皮細胞死亡、抑制發炎物質表達及增強屏障功能的效果。
圖2. AdMSC-CM 對 BAC 引起的角膜上皮細胞屏障功能損傷的功能評估
(2) AdMSC-CM 的作用機制與 TGF-β 和 JAK-STAT 訊號相關。
為了闡明其作用機制,使用了 RNA-seq 分析和藥理學抑制劑進行研究。結果顯示,AdMSC-CM 抑制了與 TGF-β 和 JAK-STAT 訊號相關的基因表達。此外,當使用兩種訊號的抑制劑時,在 BAC 誘導的角膜上皮損傷模型中,得到了與 AdMSC-CM 相似的效果,從而發現了 TGF-β 和 JAK-STAT 訊號在 AdMSC-CM 的作用機制中扮演著重要角色(圖3)。
圖3. AdMSC-CM 的作用機制
(3) AdMSC-CM 改善了乾眼症模型中與角膜上皮屏障相關的蛋白質表達下降的情況,並抑制了角膜上皮損傷。
為了研究 AdMSC-CM 對乾眼症的應用效果,對因淚液量下降而引發角膜上皮損傷的小鼠乾眼症模型進行了 AdMSC-CM 點眼效果的評估。結果顯示,AdMSC-CM 改善了小鼠乾眼症模型中與角膜上皮屏障相關蛋白質表達下降的情況,並抑制了角膜上皮損傷(圖4)。以上結果揭示了 AdMSC-CM 在乾眼症中的效果及其作用機制。
圖4. AdMSC-CM 點眼對乾眼症模型的效用評估
結論
本研究成果顯示,AdMSC-CM 能抑制角膜上皮細胞的細胞死亡和發炎物質的表達,並提升屏障功能,有潛力作為乾眼症等角膜疾病的新興研究目標。未來,通過探索 AdMSC-CM 的有效成分並進一步揭示其詳細作用機制,瞭解幹細胞與其培養基的作用,不僅有望推進其作為乾眼症治療藥物的開發,還可能發現新的藥物研發方向,進而發展其他疾病的相關研究應用。