目的は、肝細胞成長因子（HGF）で修飾された間質幹細胞（HGF-MSCs）のエクソソームがmiR-221-5p/NLRP1を介したオートファジー制御を誘導し、閉塞性細気管支炎（BO）の気道上皮細胞における上皮間葉転換（EMT）および炎症に及ぼす作用とそのメカニズムを検討することである。方法として、臍帯由来MSCにおいてHGFの過剰発現後にエクソソーム（HGF-MSCs-EXO）を分離した。電子顕微鏡でエクソソームの形態を観察し、粒子径分析で粒径分布を測定し、ウエスタンブロッティングでマーカー蛋白質CD63および腫瘍感受性遺伝子101（TSG101）の発現を検出し、qRT-PCRでHGF mRNAの発現を測定してHGF-MSCs-EXOの構築を検証した。BOマウスモデルおよび脂多糖（LPS）誘導のTC-1細胞BO体外モデルを構築し、HGF-MSCs-EXO処理後、組織学的検査で気管組織損傷を評価した。ウエスタンブロッティングでオートファジー関連蛋白質（Beclin1、自噬関連遺伝子5（ATG5）、p62）の発現を検出し、ELISA法で炎症因子（インターロイキン6（IL-6）、IL-1β、インターフェロンγ（IFN-γ））の濃度を測定し、ウエスタンブロッティングでEMTマーカー蛋白質（α-SMA、ビメンチン、E-カドヘリン）の発現を調べ、HGF-MSCs-EXOがBOに及ぼす影響を検討した。さらにmiR-221-5p阻害剤やアゴニストのトランスフェクション、及びNLRP1ノックダウン実験、二重ルシフェラーゼレポーター実験、CHIP-qPCR実験を組み合わせてmiR-221-5pとNLRP1の標的関係とHGF-MSCs-EXOがBO制御に果たす役割を明確にした。結果として、透過型電子顕微鏡下で杯状または嚢状の形態を示し、ナノ粒子追跡分析（NTA）により直径30～150 nmを確認し、CD63、TSG101マーカー蛋白質が発現し、HGF mRNAは高発現しており、HGF-MSCs-EXOが成功裏に構築された。in vivo実験では対照群と比較し、モデル群BOマウスの気管損傷は重症であり、オートファジー（Beclin1、ATG5増加、p62減少）、炎症（IL-6、IL-1β、IFN-γ増加）、EMT（E-カドヘリン減少、α-SMA、ビメンチン増加）の指標が異常を示した（P<0.05）。HGF-MSCs-EXO群ではこれらの指標および病理学的損傷が有意に改善した（P<0.05）。in vitro実験ではPKH26蛍光により細胞がHGF-MSCs-EXOを取り込むことが確認され、無処理対照群に比べLPSモデル群のオートファジー、炎症、EMTの変化はin vivo実験と一致し、miR-221-5pは低下し、NLRP1は上昇した（P<0.05）。HGF-MSCs-EXOはこれを逆転させた（P<0.05）。HGF修飾はMSCおよびエクソソーム中のmiR-221-5p発現を高め（P<0.05）、その阻害剤トランスフェクションはHGF-MSCs-EXOによるオートファジー抑制を逆転させた（P<0.05）。in vivoおよびin vitroでmiR-221-5pアゴニストの投与は発現を上げ（P<0.05）、病理学的損傷を有意に改善し、自噬、炎症およびEMTを抑制した（P<0.05）。二重ルシフェラーゼレポーターおよびCHIP-qPCR実験はmiR-221-5pとNLRP1の標的結合を確認し、トランスフェクション実験はmiR-221-5pミミックがNLRP1 mRNAおよび蛋白質の発現を低下させ、阻害剤はこれを上昇させた（P<0.05）。NLRP1ノックダウンはmiR-221-5pの調節効果を模倣し、miR-221-5p阻害剤はノックダウンの効果を逆転させた（P<0.05）。マウスin vivo実験でモデル群は対照群に比べて気管組織のNLRP1 mRNAおよび蛋白質の発現が有意に高く（P<0.05）、miR-221-5pアゴニスト群はモデル群より有意に低く（P<0.05）、HGF-MSCs-EXO群はアゴニスト群より有意に高かった（P<0.05）。最後に、HGF-MSCs-EXO+ノックダウン対照群と比較し、HGF-MSCs-EXO+NLRP1ノックダウン群のマウス気管組織でNLRP1発現は低下し（P<0.05）、病理学的損傷の改善がより顕著であり、自噬、炎症、EMT指標の調節効果も強かった（P<0.05）。結論として、HGF-MSCs-EXOはmiR-221-5pを介してNLRP1の発現を標的抑制し、自噬過程を調節してBO気道上皮細胞のEMTおよび炎症反応を軽減し、BO治療に新たな潜在的標的と治療方向を提供する。

HGF-MSCs;エクソソーム;オートファジー;閉塞性細気管支炎