Gli esosomi delle cellule staminali adipose riducono l'attività dei geni dello stress e dell'infiammazione nei neuroni di un modello di invecchiamento

L'invecchiamento cerebrale comporta danni al DNA, neuroinfiammazione cronica, stress ossidativo e cambiamenti nell'espressione genica che rendono i neuroni vulnerabili. Gli esosomi rilasciati dalle cellule staminali mesenchimali, compresi quelli derivati dal tessuto adiposo umano (hASC), trasportano un carico bioattivo e hanno mostrato effetti antinfiammatori e rigenerativi. Finora, il modo in cui rimodellano il trascrittoma dei neuroni era stato mappato poco.

Il gruppo di ricerca ha isolato gli esosomi dal terreno condizionato privo di siero delle hASC mediante ultrafiltrazione. Il tracciamento delle nanoparticelle ha mostrato una dimensione media di circa 114,5 nm. La crio-microscopia elettronica (cryo-EM) ha evidenziato vescicole delimitate da membrana. I Western blot hanno rilevato CD9, CD63, TSG101 e HSP70, non hanno trovato calnexina e hanno mostrato anche un livello elevato di SIRT1. Gli esosomi marcati con fluorescenza sono stati captati nel citoplasma delle cellule neuronali murine CAD, derivate dal sistema nervoso centrale, come confermato dall'imaging 3D. Non hanno causato tossicità da 10^5 a 10^11 particelle/mL. Le cellule sono state sottoposte a stress con D-galattosio (DG). La vitalità è diminuita a concentrazioni superiori a 200 mM e per gli esperimenti di sequenziamento è stata scelta la concentrazione di 400 mM, perché induceva i geni dello stress ossidativo e un marcato segnale di danno al DNA da γ-H2AX.

Negli esperimenti di PCR mirata, il DG ha aumentato p21, p16, NF-κB, IL-6 e GDF15, marcatori di senescenza, danno al DNA e infiammazione. Gli esosomi a 10^10 e 10^11 particelle/mL hanno attenuato in modo significativo questi aumenti. Il sequenziamento dell'mRNA con Illumina ha confrontato cellule non trattate, cellule trattate con DG e cellule trattate con DG più esosomi (10^11 particelle/mL), con tre repliche biologiche per gruppo, da 39,6 a 44,2 milioni di letture per libreria e 82–89% di mappatura univoca. I gruppi si sono separati chiaramente nella PCA. Il DG ha modificato 3.951 geni, con i geni sovraregolati arricchiti per risposta al danno al DNA, senescenza cellulare e apoptosi. Il trattamento con esosomi ha alterato circa 3.000 geni (l'abstract riporta 3.091; un titolo dei risultati indica 3.019) e 1.948 sono risultati sottoregolati. L'analisi dei pathway ha indicato la soppressione di traduzione, neuroinfiammazione, senescenza, apoptosi e altri pathway associati all'età, ed è stato identificato un insieme di geni della risposta infiammatoria regolati dagli esosomi.

Il lavoro suggerisce che gli esosomi delle hASC possano contrastare in modo ampio i programmi trascrizionali indotti dallo stress nelle cellule di tipo neuronale, a sostegno di ulteriori studi come approccio neuroprotettivo o antiaging. Il loro contenuto di SIRT1 è un possibile meccanismo interessante ma non ancora verificato.

Si applicano diversi limiti. Il testo fornito era troncato a metà dei risultati, quindi i dettagli sui pathway e sui singoli geni qui riportati si basano in gran parte sull'abstract. Il modello è una singola linea cellulare neuronale murina sottoposta a stress con una dose elevata di D-galattosio, un surrogato grossolano dell'invecchiamento cerebrale umano. Lo studio è trascrittomico e non mostra alcun recupero funzionale dei neuroni, né l'identificazione del carico attivo degli esosomi, né dati in vivo.