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Human bone marrow mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles induce inverse dose-dependent anti-fibrotic effects in human myofibroblast cultures and bleomycin-injured mice with pulmonary fibrosis - 17/08/25

Doi : 10.1016/j.biopha.2025.118370 
Jennie S. Charoenphannathon a, Pui D. Wong a, Simon G. Royce a, Jade Jaffar b, Glen P. Westall b, Chao Wang a, Jane E. Bourke a, Chrishan S. Samuel a,
a Cardiovascular Disease Program, Monash Biomedicine Discovery Institute and Department of Pharmacology, Monash University, Clayton, Victoria, Australia 
b Alfred Health, Melbourne, Victoria, Australia 

Correspondence to: Monash Biomedicine Discovery Institute and Department of Pharmacology, Monash University, Clayton, Victoria 3800, Australia.Monash Biomedicine Discovery Institute and Department of Pharmacology, Monash UniversityClaytonVictoria3800Australia

Abstract

Idiopathic pulmonary fibrosis (IPF) is a fatal condition associated with excessive interstitial collagen accumulation and irreversible lung function decline, for which there is no effective cure. Hence, this study evaluated the dose-dependent anti-fibrotic effects of bone marrow mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles (BM-MSC-EVs) in transforming growth factor (TGF)-β1-stimulated human dermal myofibroblasts (1 ×107−1 ×1010 BM-MSC-EVs) and TGF-β1-stimulated lung myofibroblasts isolated from non-IPF versus and IPF patients (1 ×106−1 ×108 BM-MSC-EVs) after 72 h in culture; and when intranasally-administered therapeutically (from days 21–28 post-injury) to bleomycin (BLM)-injured mice (2.5 ×108−2.5 ×1010 BM-MSC-EVs). In each case, changes in myofibroblast differentiation, collagen I deposition, matrix metalloproteinase (MMP)-2, MMP-9, tissue inhibitor of metalloproteinase (TIMP)-1 and TIMP-2 levels, and MMP-2:TIMP-2 and MMP-9:TIMP-1 ratios were assessed. BM-MSC-EVs significantly attenuated human dermal and non-IPF patient-derived lung myofibroblast differentiation and collagen I deposition in an inverse dose-dependent manner after 72 h, with the lowest doses evaluated inducing the strongest inhibitory effects. Similarly, BM-MSC-EVs therapeutically reduced the BLM-induced lung TGF-β1 expression and signal transduction, myofibroblast differentiation and collagen I deposition, and restored the BLM-induced loss of dynamic lung compliance in an inverse dose-dependent manner in vivo, after 7-days of treatment. BM-MSC-EVs promoted the MMP-2:TIMP-2 ratio in human dermal myofibroblasts or the MMP-9:TIMP-1 ratio in human lung myofibroblasts and the murine lung as part of their anti-fibrotic effects. Notably, BM-MSC-EVs failed to exert any anti-fibrotic effects in TGF-β1-stimulated lung myofibroblasts isolated from IPF patients. These findings suggested that BM-MSC-EVs may provide an anti-fibrotic treatment option for early-to-moderate IPF, but may not be effective against advanced IPF.

Il testo completo di questo articolo è disponibile in PDF.

Abbreviations : BLM, BM, CD, CTGF, DMEM, ECM, EV, FBS, HBSS, HDF, HDMF, HLF, HLMF, ILD, IPF, MMP, MSC, MTS, PDGF, PMSF, SAL, Smad, TGF, TIMP, TSG

Keywords : Pulmonary fibrosis, Bone marrow-mesenchymal stem cells, Extracellular vesicles, Myofibroblasts, TGF-β1


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