Malé extracelulární váčky jako nosiče mikroRNA a jejich role v regeneraci nervových buněk

Abstract

Acute spinal cord injury is a serious type of injury, the treatment of which still represents a challenge for contemporary medicine. Neural stem cells (NSCs) transplantation is one of many promising ways to contribute to the regeneration of damaged tissue. NSCs communicate with the rest of the tissue by means of small extracellular vesicles (sEVs), in which their regenerative potential is thus assumed. The aim of this thesis is to verify the antiapoptotic effect of sEVs isolated from the culture medium of two types of NSCs in an rat in vitro model of spinal cord injury. To meet this goal, different methods of isolating sEVs from the culture medium were tested. Subsequently, sEVs were characterized according to their size and the presence of surface markers. This thesis includes an PCR analysis of the cargo of sEVs, which showed an abundance of neuroprotective and antiapoptotic miRNAs. Fluorescent staining of sEVs proved that sEVs penetrate into the cytoplasm of stem cells. Finally, sEVs were applied to a rat in vitro model of spinal cord injury and their neuroprotective effect was demonstrated using the immunoblotting method. Keywords Small extracellular vesicles, exosomes, acute spinal cord injury, regeneration of nervous tissue, miRNA, microRNA, neural stem cells

Akutní poranění míchy je závažný typ úrazu, jehož léčba stále představuje výzvu pro současnou medicínu. Transplantace neurálních kmenových buněk (NSC) je jednou z mnoha nadějných cest, jak přispět k regeneraci poškozené tkáně. NSC komunikují se zbytkem tkáně pomocí malých extracelulárních váčků (sEVs), u kterých se tak předpokládá jejich regenerační potenciál. Cílem této diplomové práce je ověřit antiapoptotický účinek sEVs izolovaných z kultivačního média od dvou typů NSC na potkaním in vitro modelu poranění míchy. Pro splnění tohoto cíle byly nejprve otestovány různé způsoby izolací sEVs z kultivačního média. Následně byly sEVs charakterizovány podle jejich velikostí a přítomností povrchových markerů. Součástí práce byla PCR analýza obsahu neuroprotektivních a antiapoptotických miRNA uvnitř sEVs a fluorescenční barvení sEVs, kterým bylo dokázáno, že sEVs pronikají do cytoplazmy kmenových buněk. Nakonec byly sEVs aplikovány na potkaní in vitro model poranění míchy a pomocí metody imunoblotace byl prokázán jejich neuroprotektivní účinek. Klíčová slova Malé extracelulární váčky, exosomy, akutní poranění míchy, regenerace nervové tkáně, miRNA, mikroRNA, neurální kmenové buňky