干细胞外泌体:再生医学领域的新星

2022-11-10 09:49
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2013年的诺贝尔生理学或医学奖授予了美国科学家罗思曼、谢克曼以及德国科学家祖德霍夫,表彰其在细胞间囊泡运输调控机制领域作出突出贡献。诺奖的肯定也使得细胞分泌的胞外囊泡及其生理学功能成为热点,得到广泛的研究。美国抗衰老医学研究会主席Klatz博士称:“外泌体是干细胞技术的下一个发展方向”。

那么,这个令科研者们趋之若鹜的干细胞外泌体,究竟是何方神圣?它又能够给人们带来些什么?


干细胞外泌体


外泌体(exosome)是一类直径30-150nm的具有完整膜结构的细胞外囊泡,主要负责细胞间的物质运输和信息传递。从制药角度来看,外泌体是内源性脂质纳米颗粒(LNP),由真核细胞产生,被双层脂质膜包裹。



作为细胞间的一种通讯方式,人体几乎所有类型的细胞都能分泌外泌体,外泌体广泛存在并分布于各种体液(例如血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中)中,携带多种蛋白质、mRNA、miRNA和脂质类物质等。不同的外泌体在成分上有细微的差别,体现了细胞对外泌体形成控制的精密。


干细胞可以通过旁分泌的作用来分泌外泌体,干细胞外泌体与干细胞具有相似的生物学性能,但干细胞外泌体更加安全稳定高效,具有更强而复杂的信号分子转运和调控能力,在无细胞移植治疗的情况下,干细胞外泌体为实现组织再生、组织修复提供了新策略、新方法。

干细胞外泌体的优点

安全性高


易保存运输


来源广泛


无伦理争议


作用快、效率高

而作为干细胞中的重要一员,间充质干细胞具有自我更新、多向分化、免疫调节、可分泌多种活性物质等特点,是组织再生的重要干细胞群2010年,Reunn等人首次报道了MSCs培养基中具有心肌保护功能的成分是间充质干细胞释放的外泌体,它是由胆固醇、鞘磷脂和磷脂酰胆碱组成的磷脂囊泡。



相关进展

干细胞外泌体可促进创面局部巨噬细胞从促炎M1向抑炎M2型转变从而有助于组织修复,抑制肌成纤维细胞分化和过度纤维化,减少瘢痕形成。

越来越多的研究表明间充质干细胞外泌体在组织损伤修复中可能发挥关键作用。间充质干细胞可通过旁分泌效应将携带细胞因子和核酸等信号的外泌体传递至邻近的目标细胞,促进损伤部位修复

2018年5月

FDA批准了首个细胞外囊泡新药临床试验申请,用于烧伤患者的临床试验。通过分离纯化MSCs分泌的细胞外囊泡,用以治疗严重的皮肤病,包括烧伤和大疱性表皮松解症。

2019年6月

United Therapeutics宣布其基于外泌体治疗支气管肺发育不良(BDP)的I期试验获批开展。

2020年1月

Exopharm宣布:其在人类临床试验中的首次给药,成为首家测试外泌体对伤口愈合能力的公司。Exopharm的Plexaris产品是无细胞的血小板外泌体制剂,在临床前动物研究中,改善了伤口闭合,并减少了疤痕。

可应用方向

除了用于组织损伤修复,外泌体还可以被用于抗衰老、药物递送等众多方面:

肿瘤诊断 01

外泌体存在于众多细胞体液和间质中,被认为是疾病诊断的无创或微创生物标志物,具有检测包括癌症在内的许多病理状况的潜力在液体活检中主要分析循环肿瘤细胞(CTC)、游离DNA(cfDNA)和外泌体。外泌体因稳定性高并易于从尿液或血液中收集,是开展液体活检的最佳选择

药物递送 02

外泌体具有独特的生物学特征,可作为药物递送载体。其纳米尺寸和柔韧性使之能够跨越主要的生物屏障,如血脑屏障(BBB)等,是天然存在的外分泌型膜囊泡,毒性较低,人体耐受性很好

皮肤抗衰老 03

外泌体在延缓肌肤老化上也表现出色,当它进入真皮层时,可自动释放营养物质、刺激细胞迁移、增强抗氧化酶的活性、修复紫外线导致的细胞衰老、促进胶原蛋白的生成等,持续改善细胞的生活环境,修复细胞代谢异常,使肌肤变得富有光泽且有弹性。


肿瘤免疫疗法 04

肿瘤来源的外泌体可携带抗原,并已被用作针对肿瘤的免疫反应的特异性刺激来源。肿瘤来源的外泌体也表现出强烈的促肿瘤免疫反应在癌症治疗中可同时发挥免疫激活和免疫抑制功能。

结语

目前,间充质干细胞来源的外泌体已被研究证实其具有组织损伤修复等作用,随着再生医学的不断发展,相信在未来,干细胞外泌体会为人们带来更多好消息。

来源:网络


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