Мезенхимальные стволовые клетки человека костного мозга и жировой ткани секретируют экзосомы, обогащённые различными видами микроРНК и тРНК

Введение: Введение мезенхимальных стволовых клеток (МСК) представляет собой перспективный вариант лечения пациентов с иммунологическими и дегенеративными заболеваниями. Накопленные данные указывают, что лечебные эффекты МСК в основном связаны с их уникальными паракринными свойствами, что открывает возможности для терапии на основе секретома. Помимо растворимых факторов, МСК высвобождают функциональные малые РНК с помощью внеклеточных везикул, которые, по-видимому, передают ключевые свойства МСК. В настоящей работе мы поставили цель охарактеризовать полный спектр малых РНК экзосом, продуцируемых МСК.

Методы: Мы разработали протокол выделения экзосом, секретируемых МСК жировой ткани (ASC) и костного мозга (BMSC) на ранних пассажах, и охарактеризовали их с помощью электронной микроскопии, анализа белков и секвенирования малых РНК. Мы создали биоинформатический конвейер для определения видов РНК, заключённых в экзосомы, и впервые выполнили полную характеристику малых РНК BMSC и ASC и соответствующих им экзосом в биологических повторностях.

Результаты: Анализ показал, что первичные ASC и BMSC имеют очень сходные профили экспрессии малых РНК, в которых преобладают микроРНК и малые ядрышковые РНК (в сумме 64–71%), причём 150–200 микроРНК присутствуют на физиологическом уровне. Напротив, доля микроРНК в экзосомах МСК составляет лишь 2–5% всего пула малых РНК и представлена небольшим подмножеством микроРНК. Тем не менее микроРНК в экзосомах не просто отражают клеточное содержание: определённый набор микроРНК в экзосомах представлен избыточно по сравнению с клеткой-источником. Кроме того, ряд высокоэкспрессируемых микроРНК не включается в экзосомальную сортировку, что согласуется с представлением о том, что эти микроРНК участвуют в функциональной репрессии мишеней РНК. Хотя экзосомы ASC и BMSC сходны по распределению классов и составу РНК, мы наблюдали выраженные различия в сортировке эволюционно консервативных видов тРНК, что, по-видимому, связано со статусом дифференцировки МСК, определяемым экспрессией Sox2, POU5F1A/B и Nanog.

Выводы: Мы показали, что первичные МСК высвобождают малые РНК через экзосомы, которые всё чаще рассматриваются как посредники межклеточной коммуникации. Виды тРНК, особенно половинные фрагменты тРНК, предпочительно высвобождаются, а их специфическая сортировка в экзосомы связана с тканевым происхождением МСК и их стволовостью. Эти данные могут помочь понять, как МСК влияют на соседние или удалённые клетки, что может иметь значение для их терапевтического применения.