多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖及成骨分化能力药物上的用途制造技术

本发明专利技术涉及多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖及成骨分化能力药物上的用途。本发明专利技术以多能干细胞来源的外泌体为干预手段，围绕与老年性骨质疏松发病密切相关的BMSCs衰老的调控，开展了系列临床前研究。本发明专利技术证明了多能干细胞来源的外泌体具有拮抗年龄相关骨质疏松的作用；体外实验表明多能干细胞来源的外泌体通过转运干性基因mRNA，上调内源性Oct4表达，改善BMSCs衰老，促进成骨分化。多能干细胞来源的外泌体有望成为治疗衰老相关疾病的一种新型治疗工具。

【技术实现步骤摘要】
多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖及成骨分化能力药物上的用途
本专利技术属于细胞生物学、分子生物学及药物研发
，尤其是涉及一种多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖及成骨分化能力药物上的用途。
技术介绍
老年性骨质疏松是一种常见的衰老相关性疾病，其主要特点是全身骨量减少和骨组织微结构的改变，导致骨组织脆性增加、骨折风险提升。随着世界人口老龄化问题的不断加剧，老年性骨质疏松的发病率越来越高，成为一个日益严重的公共健康问题。我国已进入快速老龄化阶段，骨质疏松发病率呈逐年上升趋势，给广大老年群体的健康带来了巨大的威胁。现阶段抗骨质疏松治疗主要为抑制骨吸收和促进骨形成两大类药物。其中抑制骨吸收类药物主要有双膦酸盐类(Bisphosphonates)、选择性雌激素受体调节剂、组织蛋白酶K抑制剂、RANKL抑制剂、雷奈酸锶、降血钙素等等；促进骨形成主要有甲状旁腺激素、sclerostin抑制剂等等。虽然有关药物研究发展迅速，但是仍有大量骨质疏松患者无法得到有效的治疗，一项针对22598例病例的大宗研究报道指出，服用双膦酸盐类的人群股骨颈骨折的发生率仍有3％。因而亟待我们积极探索有效防治骨质疏松的新策略。应用干细胞防治衰老相关性疾病已取得了令人振奋的成果。近年来，研究表明干细胞分泌的外泌体(exosomes)能够通过向效应细胞传递干细胞来源的生物活性物质，发挥促进组织干细胞增殖分化、促进血管新生等诸多重要作用。Kulkarni等研究发现，将年轻BMSCs来源exosomes与衰老小鼠的造血干细胞共培养后，衰老的造血干细胞发生年轻化并部分恢复其造血功能。Ratajczak等研究报道，胚胎干细胞来源的exosomes可通过其内含的多种活性因子及RNA片段促进造血干细胞的存活，还可通过exosomes传递Nanog、Oct4、Rex-1等多能性因子而逆转造血干细胞回到原始分化状态；Katsman等人实验发现，ESC-Exos可通过选择性地转移mRNA(Oct4、SOX2)到视网膜Müller细胞中，并在基因表达及表观遗传学水平上产生影响，使靶细胞获得多能性。中国专利CN108653334A公开了负载白藜芦醇的人多能干细胞外泌体及其制备方法与在制备逆转或防治全身器官衰老药物或保健品方面的用途。其利用胚胎干细胞与诱导人多能干细胞来源的外泌体作为白藜芦醇的药物载体，可大大提高白藜芦醇的生物学效应，再结合人多能干细胞外泌体自身的功能，可以大大提高其逆转或防治各器官衰老的效果，该专利中记载，ESC-Exos治疗6个月后，骨质疏松状态明显改善，由于骨质疏松的发病机制涉及多种因素和环节，但是上述专利中并没有涉及人多能干细胞外泌体是怎样发挥其作用的。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖及成骨分化能力药物上的用途。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术第一方面：提供多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖能力药物上的用途。本专利技术第二方面：提供多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs成骨分化能力药物上的用途。进一步地，所述多能干细胞外泌体在制备促进BMSCs细胞Runx2、OPN、BMP-2或OCN基因的表达药物上的用途。进一步地，所述多能干细胞外泌体在制备上调BMSCs细胞中Nanog、Oct4和Sox2基因表达的药物上的用途。进一步地，所述多能干细胞外泌体在制备抑制BMSCs中P16、P21等衰老蛋白的表达和促进Oct4等多能性基因表达的药物的用途。进一步地，所述多能干细胞外泌体为人胚胎干细胞来源的外泌体或人诱导多能干细胞来源的外泌体。本专利技术第三方面：提供基于所述多能干细胞外泌体的制剂，所述制剂选择以下形式中的任一种：A、悬浮剂：将所述人多能干细胞外泌体溶于溶剂中，以悬浮剂的形式存在；B、缓释外泌体的复合物：由人多能干细胞外泌体形成缓释外泌体的复合物；C、以所述多能干细胞外泌体作为添加剂：以所述多能干细胞外泌体作为功效成分的添加剂或活性载体。进一步地，所述多能干细胞外泌体制备的药剂浓度为1-9×108～1-10×1010particles/ml。优选地，所述制剂包括口服剂或静脉注射针剂，或直接在组织损伤部位注射剂(如关节腔内注射、骨折处注射等)或喷雾剂。本专利技术以多能干细胞中的胚胎干细胞(embryonicstemcells,ESCs)来源的外泌体(exosomes,exos)为干预手段，围绕与老年性骨质疏松发病密切相关的BMSCs衰老的调控，开展了系列临床前研究：1)动态观察不同月龄SAMP8小鼠BMSCs衰老表型及干性基因表达的变化；2)明确ESC-Exos对SAMP8小鼠骨质疏松和BMSCs衰老的治疗作用；3)探讨ESC-Exos通过调控Oct4等干性基因的表达进而影响BMSCs衰老的分子机制。研究结果发现，老年性骨质疏松的发生发展与BMSCs衰老密切相关，ESC-Exos可改善BMSCs的衰老发挥治疗骨质疏松的效果，且其作用与ESC-Exos传递的干性基因密切相关。这些发现为治疗衰老相关性疾病提供了新思路，对于干细胞再生医学技术的临床转化应用具有十分重要的现实意义。本专利技术证明了ESC-Exos具有抗骨质疏松的作用；体外实验表明ESC-Exos通过转运干性基因mRNA，上调内源性Oct4表达，改善BMSCs衰老，促进成骨分化。ESC-Exos有望成为治疗衰老相关疾病的一种新型治疗工具。附图说明图1SAMP8小鼠BMSCs鉴定结果(包括图1A、图1B、图1C)；图1A：SAMP8年轻小鼠骨髓间充质干细胞呈梭形形态。标尺：100μm；图1B：骨髓间充质干细胞在成骨、成脂或成软骨诱导分化培养基中能分别分化为成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞。茜素红染色(标尺：50μm)、油红O染色(标尺：50μm)和阿辛蓝染色(标尺：200μm)分别证明BMSCs分化为成骨细胞、脂肪细胞或软骨细胞；图1C：流式细胞技术检测表面标记物(CD44、CD99、CD34和HLA-DR)。图2：SAMP8小鼠骨质的动态变化(包括图2A、图2B)图2A：不同月龄SAMP8小鼠股骨Micro-CT扫描结果；图2B：骨密度(BMD)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁厚度(Tb.Th)和骨小梁间隙(Tb.Sp)的统计分析结果。n＝3/组。***，P<0.001；**，P<0.01；*，P<0.05.图3：ESC-Exos改善SAMP8小鼠骨质疏松(包括图3A、图3B、图3C)图3A：Control组和ESC-Exos组股骨Micro-CT扫描及定量分析结果。骨密度(BMD)、骨体积分数(BV/TV)、骨小梁数量(Tb.N)、骨小梁厚度(Tb.Th)和骨小梁间隙(Tb.Sp)的统计分析结果。n＝3/组。***，P<0.001；**，P&本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖能力药物上的用途。/n

【技术特征摘要】
1.一种多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖能力药物上的用途。


2.一种多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs成骨分化药物上的用途。


3.一种多能干细胞外泌体在制备改善BMSCs增殖能力和成骨分化药物上的用途。


4.根据权利要求1或2或3所述应用，其特征在于，所述多能干细胞外泌体在制备促进BMSCs细胞Runx2、OPN、BMP-2或OCN基因的表达药物上的用途。


5.根据权利要求1或2或3所述应用，其特征在于，所述多能干细胞外泌体在制备上调BMSCs细胞中Nanog、Oct4和Sox2等多能性基因表达的药物上的用途。


6.根据权利要求1或2或3所述应用，其特征在于，所述多能干细胞外泌体在制备抑制BMSCs的衰老相关蛋白P16、P21等的表达和促进多能性基因Oct4等的表达的药物中的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪泱，
申请(专利权)人：汪泱，
类型：发明
国别省市：上海;31