Neural stem cell dysfunction caused by abnormal expression of exosome-derived microRNA which induced by nanoparticle exposure

纳米颗粒暴露诱导外泌体衍生的 microRNA 表达异常导致神经干细胞功能障碍

基本信息

批准号：
22K12391
负责人：
立花研
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo University of Science, Yamaguchi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ナノ粒子は様々な用途に用いられ産業の発展に寄与しているが、その一方で様々な健康影響の原因となる。我々はこれまでに、胎児期のナノ粒子曝露が成長後の脳機能障害を引き起こすことを示してきた。ナノ粒子曝露による生体影響には、ナノ粒子が貪食細胞に取り込まれることで生じる慢性炎症が関わると考えられている。しかし、ナノ粒子による慢性炎症と生体の機能障害をつなぐ分子メカニズムは解明されていない。ナノ粒子胎仔期曝露による脳機能障害の発生メカニズムの解明には、貪食細胞と神経幹細胞との相互作用の検討が重要である。マイクロRNAは正常な発生・発達に必須の分子であり、エクソソームに内包されて細胞外に放出され、周囲の細胞の機能を調節する。ナノ粒子曝露による慢性炎症がマイクロRNAおよびエクソソームの制御異常を引き起こすと考えられる。本研究では、ナノ粒子曝露によって生じる貪食細胞由来エクソソーム内のマイクロRNA発現変動およびこの変動マイクロRNAが神経幹細胞の分化・増殖、機能獲得に及ぼす影響を調べ、ナノ粒子胎仔期曝露による脳機能障害の発生メカニズム解明を目指す。2022年度は、ナノ粒子曝露によって生じる貪食細胞由来エクソソーム内のマイクロRNA発現変動の解明を目指して解析を行った。マウス由来ミクログリア様細胞株（MG5）に対してシリカナノ粒子を曝露し、細胞毒性の生じない曝露濃度を決定した。この曝露濃度を用いてMG5細胞を処理し、培養上清からのエクソソームの回収を試みた。MG5細胞は、培養にアストロサイト様細胞株（A1細胞）を培養した後に得られるconditioned mediumを必要としているため、培養上清にA1細胞に由来するエクソソームが混入する恐れが考えられた。このため、conditioned mediumからA1細胞由来エクソソームを除去する必要があり、現在、その手法の検討を進めている。

尽管纳米粒子有多种用途并有助于工业发展，但它们也会造成各种健康影响。我们之前已经证明，胎儿时期接触纳米颗粒会导致以后的大脑功能障碍。纳米颗粒暴露的生物效应被认为与吞噬细胞摄取纳米颗粒引起的慢性炎症有关。然而，纳米颗粒诱导的慢性炎症和生物功能障碍之间的分子机制尚未阐明。为了阐明胎儿暴露于纳米粒子引起的脑功能障碍的机制，检查吞噬细胞和神经干细胞之间的相互作用非常重要。 MicroRNA是正常发育和发育所必需的分子，被封装在外泌体中并释放到细胞外，调节周围细胞的功能。纳米颗粒暴露引起的慢性炎症被认为会导致 microRNA 和外泌体失调。在本研究中，我们研究了纳米颗粒暴露引起的吞噬细胞来源的外泌体中microRNA表达的变化以及这些变化对神经干细胞的分化、增殖和功能获得的影响，并研究了胎儿引起的脑功能障碍的影响旨在阐明发生的机制。在 2022 财年，我们进行了一项分析，旨在阐明因纳米颗粒暴露而引起的吞噬细胞来源的外泌体中 microRNA 表达的变化。将二氧化硅纳米颗粒暴露于小鼠来源的小胶质细胞样细胞系（MG5），并确定不发生细胞毒性的暴露浓度。我们使用该暴露浓度处理 MG5 细胞，并尝试从培养物上清液中回收外泌体。由于MG5细胞需要培养星形胶质细胞样细胞系（A1细胞）后获得的条件培养基，因此培养上清液可能被源自A1细胞的外泌体污染。因此，有必要从条件培养基中去除 A1 细胞来源的外泌体，我们目前正在研究这样做的方法。