蛋白質組學揭示外泌體加速糖尿病人傷口修復

景傑編者按

在日常生活中，磕磕碰碰總是難免的事情。對於普通人來說，這些軟組織損傷處會發生細胞遷移、增殖、血管生成等一系列生物學過程，於是傷口很快便可以痊癒；但是糖尿病人局部血管生成慢，供血少，這些傷口很難癒合，嚴重時會導致慢性潰瘍的發生。因此糖尿病後傷口難以癒合是一個目前尚無法攻克的問題，同樣也是組織損傷界的持續熱點。如何通過加速血管生成過程促進糖尿病人傷口癒合顯得尤為重要。

2016年的一項研究顯示外泌體可以促進損傷組織的修復[1]，間充質幹細胞來源的外泌體注射到小鼠皮膚損傷處可以顯著促進膠原生成，血管重塑。研究者發現尿液中也存在幹細胞，如果這些幹細胞來源的外泌體也具備創傷修復的功能，那對糖尿病人難以修復的傷口是不是有促進癒合的作用呢？

近期，景傑生物與中南大學湘雅醫院「青千」謝輝教授合作發現尿液來源幹細胞（USCs,urine-derived stemcells）中的外泌體可以通過促進血管生成從而加速糖尿病人傷口修復[2]，該發現發表在著名的學術期刊Theranostics(IF=8.78)。依靠景傑生物的定量蛋白質組學平台，研究人員利用外泌體以及USCs定量質譜，鑒定出4214個蛋白；通過生物信息學分析發現，差異蛋白主要參與創傷修復等過程，其中促血管生成蛋白（DMBT1）在外泌體中顯著上調，表明DMBT1作為一個血管生成促進因子，可能參與到糖尿病人創傷修復的過程中。

關鍵詞：外泌體；尿液來源幹細胞；慢性損傷；血管生成；DMBT1

研究思路與結果

首先，作者通過體外實驗表明：尿液幹細胞來源的外泌體USC-Exos可以促進組織血管的生成。作者從健康人的尿液細胞中分離出幹細胞（USC），並且從形態和功能室對其進行了驗證。接著將USCs來源的外泌體（USC-Exos）分別取刺激角化細胞和纖維母細胞中，因為這兩種細胞對於組織修復有很重要的作用。結果顯示USC-Exos可以促進角化細胞和纖維母細胞的增殖、遷移；隨後，作者用USC-Exos與血管內皮細胞共培養，結果顯示外泌體促成了血管內皮細胞的增殖、遷移及成管。這一系列的研究結果表明：外泌體USC-Exos可以促進組織血管的生成。

接下來，作者利用蛋白質組學技術以研究USC-Exos促進血管生成的機制。作者運用ITRAQ標記的串聯質譜技術對USC-Exos以及USC細胞做蛋白質組學分析，研究共檢測到4214個蛋白，其中3762個蛋白有定量信息。以1.5倍，p

圖1差異蛋白GO分析

作者分析發現，USC-Exos中多種血管生成相關蛋白表達上調，其中促血管生成蛋白（DMBT1）上調最為顯著（圖1B），作者用WesternBlot實驗驗證，同樣發現DMBT1在USC-Exos顯著上調（圖1C）。

為了研究DMBT1對USC-Exos功能的影響，作者設計了三條shRNA敲除USC中的DMBT1。作者用WB實驗驗證發現，1#shRNA能夠敲除USC來源的外泌體中的DMBT1蛋白，該外泌體稱為USCsshDMBT1-Exos。CCK8實驗顯示DMBT1的敲除會影響血管內皮細胞的增殖(圖2C)，同時劃痕實驗和transwell實驗發現（圖2D,F），DMBT1敲除後，USC-Exos促進細胞遷移的能力下降。

圖2DMBT1敲除影響細胞增殖、遷移

為了研究USC-Exos對糖尿病過程中傷口癒合的作用，以及該過程中DMBT1蛋白的功能，作者構建了糖尿病模型小鼠，並且在小鼠背部構建創傷模型。研究者發現，在創傷處注射USCsConshRNA-Exos，小鼠創口癒合速度明顯高於PBS組（圖3A）。但是注射USCsshDMBT1-Exos後，小鼠傷口癒合速度比USCsConshRNA-Exos慢，表明USC-Exos對糖尿病過程中傷口癒合起到促進作用，而發揮此功能的主要是DMBT1蛋白。

圖3USC-Exos促進糖尿病小鼠傷口癒合

小結

糖尿病人的皮膚損傷往往會發展成為慢性潰瘍，同樣也是組織損傷界的持續熱點。謝輝教授運用蛋白質組學技術對尿液來源幹細胞的外泌體進行研究，結果表明USC-Exos能夠促進糖尿病人的傷口癒合；同時研究者通過蛋白質組學分析技術對其機理進行研究，發現其中DMBT1是外泌體中主要的上調蛋白，對促進血管生成起到十分重要的作用。

1.Zhang J, Chen C, et al. Exosomes Derived from Human Endothelial Progenitor Cells Accelerate Cutaneous Wound Healing by Promoting Angiogenesis Through Erk1/2 Signaling. Int J Biol Sci. 2016; 12:1472-87.

2.Chen CY, Rao SS,et al.Exosomal DMBT1 from human urine-derived stem cells facilitates diabetic wound repair by promoting angiogenesis. Theranostics 2018; 8(6):1607-1623. doi:10.7150/thno.2295

景傑生物通過整合以組學為導向（包括基因蛋白質組學和組蛋白密碼組學）的生物標誌物發現、以生物標誌物為導向的藥物研發、以高質量抗體為基礎的診斷試劑盒開發這三個環節，逐步構建起「疾病精準分層」、「精準藥物研發」、「疾病精準診斷」 三位一體的精準醫療產業化發展的運作鏈條，從而為精準醫療產業化開創出一片廣闊前景, 並開闢出一條可行路徑。

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