Fibrosis, through excessive and abnormal deposition of extracellular matrix components (mainly collagen and fibronectin) in injured tissues, can affect the functional parenchyma of many organs, leading to their dysfunction and failure. In particular, when fibrosis affects kidneys, it causes chronic kidney disease (CKD) and end-stage renal disease. Beneficial therapeutic properties of stem-cell derived extracellular vesicles (EVs) – known mediators of intercellular communication possessing pro-regenerative and immuno-modulatory properties – in CKD have already been demonstrated. Here, we set up an in vitro model of murine and human renal fibrosis and defined an electroporation-based protocol for Human Liver Stem Cell (HLSC)-EVs siRNA-loading, in order to enhance their pro-regenerative and anti-fibrotic properties. HLSC-EVs were loaded though electroporation with three specific siRNAs against genes involved in the TGF-β signalling pathway (CTGF, SMAD3 and TAK1). Downregulated levels of α-SMA, compared to control HLSC-EVs, were found in both human and murine models of fibrosis following treatment with CTGF-siRNA-loaded HLSC-EVs. Compared to control HLSC-EVs, reduced levels of Col1α1 and both Col1α1 and α-SMA were found exclusively in murine fibroblasts, treated with HLSC-EVs loaded respectively with siRNA against CTGF and TAK1. These results indicate that engineered HLSC-EVs may represent a promising therapeutic option for treatment of fibrosis and CKD.
La fibrosi è caratterizzata da un accumulo anomalo ed eccessivo di componenti della matrice extracellulare (principalmente collagene e fibronectina) nei tessuti danneggiati e può alterare il parenchima di molti organi, causando conseguente disfunzione e insufficienza d’organo. In particolare, quando la fibrosi colpisce il tessuto renale causa insufficienza renale cronica, anche terminale. Le vescicole extracellulari (EVs) sono noti mediatori della comunicazione intercellulare e possiedono proprietà pro-rigenerative e immunomodulatorie. Le proprietà terapeutiche delle EVs da cellule staminali nel trattamento dell’insufficienza renale cronica sono già state dimostrate. In questo lavoro, abbiamo settato un modello in vitro di fibrosi renale sia murina sia umana e abbiamo definito un protocollo basato sull’elettroporazione per ingegnerizzare tramite loading con i siRNA le vescicole extracellulari da Human Liver Stem Cells (HLSC-EVs), in modo da aumentarne le proprietà pro-rigenerative e anti-fibrotiche. Le HLSC-EVs sono state ingegnerizzate con il loading tramite elettroporazione di 3 siRNA specifici per geni coinvolti nel pathway di segnalazione del TGF-β (CTGF, SMAD3 e TAK1). In seguito a trattamento di entrambi i modelli (murino e umano) di fibrosi con HLSC-EVs ingegnerizzate con il siRNA per CTGF, i livelli di α-SMA sono ridotti rispetto al controllo (HLSC-EVs). Nel modello murino di fibrosi i livelli di Col1α1 e di Col1α1 e α-SMA sono ridotti rispetto al controllo (HLSC-EVs) anche in seguito a trattamento con HLSC-EVs ingegnerizzate rispettivamente con il siRNA per CTGF e per TAK1. Questi risultati indicano che le HLSC-EVs ingegnerizzate possono rappresentare un’opzione terapeutica promettente per il trattamento della fibrosi e dell’insufficienza renale cronica.
Renal antifibrotic effect of engineered Extracellular Vesicles (EVs)
DALMASSO, ALESSIA
2021/2022
Abstract
La fibrosi è caratterizzata da un accumulo anomalo ed eccessivo di componenti della matrice extracellulare (principalmente collagene e fibronectina) nei tessuti danneggiati e può alterare il parenchima di molti organi, causando conseguente disfunzione e insufficienza d’organo. In particolare, quando la fibrosi colpisce il tessuto renale causa insufficienza renale cronica, anche terminale. Le vescicole extracellulari (EVs) sono noti mediatori della comunicazione intercellulare e possiedono proprietà pro-rigenerative e immunomodulatorie. Le proprietà terapeutiche delle EVs da cellule staminali nel trattamento dell’insufficienza renale cronica sono già state dimostrate. In questo lavoro, abbiamo settato un modello in vitro di fibrosi renale sia murina sia umana e abbiamo definito un protocollo basato sull’elettroporazione per ingegnerizzare tramite loading con i siRNA le vescicole extracellulari da Human Liver Stem Cells (HLSC-EVs), in modo da aumentarne le proprietà pro-rigenerative e anti-fibrotiche. Le HLSC-EVs sono state ingegnerizzate con il loading tramite elettroporazione di 3 siRNA specifici per geni coinvolti nel pathway di segnalazione del TGF-β (CTGF, SMAD3 e TAK1). In seguito a trattamento di entrambi i modelli (murino e umano) di fibrosi con HLSC-EVs ingegnerizzate con il siRNA per CTGF, i livelli di α-SMA sono ridotti rispetto al controllo (HLSC-EVs). Nel modello murino di fibrosi i livelli di Col1α1 e di Col1α1 e α-SMA sono ridotti rispetto al controllo (HLSC-EVs) anche in seguito a trattamento con HLSC-EVs ingegnerizzate rispettivamente con il siRNA per CTGF e per TAK1. Questi risultati indicano che le HLSC-EVs ingegnerizzate possono rappresentare un’opzione terapeutica promettente per il trattamento della fibrosi e dell’insufficienza renale cronica.| File | Dimensione | Formato | |
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Descrizione: Tesi Magistrale di Alessia Dalmasso (864584)
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/6108