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編者按 干細胞分泌外泌體具有很大的價值,已經(jīng)有科學家將其開發(fā)成全新藥物,并被應(yīng)用到多種疾病的診斷和治療研究中。干細胞外泌體有望為疾病的治療帶來新突破。本文盤點了干細胞外泌體在心血管疾病、腫瘤、糖尿病、骨關(guān)節(jié)炎以及皮膚疾病等領(lǐng)域的研究進展。 本文首發(fā)于博雅干細胞,作者墨憶 1月上旬,國際上生物技術(shù)公司Aegle Therapeutics的干細胞外泌體臨床試驗獲得了400萬美元的融資,用以治療孤兒疾病營養(yǎng)不良性表皮松解癥。 這項臨床研究利用同種異體骨髓來源的間充質(zhì)干細胞分泌的細胞外囊泡,包括外泌體,用于治療營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥,這是一種罕見的兒科皮膚起泡疾病。該研究的關(guān)鍵就是外泌體,臨床前研究表明,外泌體攜帶特定的蛋白質(zhì)和mRNA,可能證明對營養(yǎng)不良性大皰性表皮松解癥的治療至關(guān)重要。 那么,什么是外泌體呢? 細胞外囊泡是蛋白質(zhì)、mRNA、miRNA和脂質(zhì)運輸來完成細胞間通訊通路的重要媒介,根據(jù)它們的大小和發(fā)生分為三類,包括外泌體、微泡和凋亡小體。其中,外泌體是直徑大約為40-100nm的包裝囊泡,由多種細胞分泌,內(nèi)含有特定的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、細胞因子或遺傳物質(zhì)[1]。來源于不同的組織的外泌體不僅具有其特異性蛋白分子,而且還包含其行使功能的關(guān)鍵分子。 近年來,隨著外泌體研究的不斷深入,它的應(yīng)用已經(jīng)涉及腫瘤治療領(lǐng)域、醫(yī)學基礎(chǔ)和免疫領(lǐng)域、寄生蟲領(lǐng)域;臨床研究上已涉及心血管系統(tǒng)、內(nèi)分泌代謝系統(tǒng)等。 外泌體與心血管疾病 近年來,干細胞源性外泌體的心臟保護機制已成為研究熱點。越來越多的研究證實,干細胞源性外泌體具有與干細胞相似的心臟保護功能,能促進血管生成,減少細胞凋亡,減少應(yīng)激帶來的損傷。 與干細胞相比,外泌體更穩(wěn)定,較少引起受體細胞的突變以及免疫排斥反應(yīng),有望成為治療心血管疾病的有效方法。 2015年的一項研究[2]發(fā)現(xiàn),間充質(zhì)干細胞源性外泌體移植后能顯著提高心肌細胞的存活率,并能抗心肌細胞損傷,促進新生血管形成,改善心臟功能。 其他研究[3]也證實了間充質(zhì)干細胞源性外泌體具有抗炎、抗心肌細胞凋亡、促進心肌細胞再生的作用。 在這些研究結(jié)果被發(fā)現(xiàn)之前,2011年的一項隨機對照試驗[4]表明間充質(zhì)干細胞源性外泌體中的miR-133與miR-328或許可以用于急性心肌梗死的早期診斷。 【該研究采用RT-PCR的方法檢測2組外周血間充質(zhì)干細胞源性外泌體中miR-133與miR-328的水平。發(fā)現(xiàn)實驗組中miR-133水平較對照組升高了4.4倍,實驗組中miR-328水平較對照組升高了10.9倍。在急性心肌梗死后第7天,實驗組的miR-133與miR-328恢復至與對照組相同的水平。該研究表明間充質(zhì)干細胞源性外泌體中的miR-133與miR-328或許可以用于急性心肌梗死的早期診斷。】 外泌體與腫瘤 近年來將間充質(zhì)干細胞作為細胞載體參與腫瘤靶向治療的研究顯示,基因修飾后的間充質(zhì)干細胞可在到達腫瘤或炎癥部位后,持續(xù)穩(wěn)定地產(chǎn)生治療因子發(fā)揮腫瘤抑制作用,為腫瘤免疫細胞治療提供了新的可能。 而近些年的研究發(fā)現(xiàn),間充質(zhì)干細胞對腫瘤的調(diào)節(jié)作用也可通過旁分泌外泌體介導。外泌體能將RNA轉(zhuǎn)運到特定的靶細胞中,在腫瘤微環(huán)境的形成、腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移、腫瘤細胞免疫、腫瘤乏氧環(huán)境、腫瘤血管生成、腫瘤干細胞等方面均發(fā)揮重要的作用。 2017年的一項研究[5]報道分別收集 26 例健康成人、29 例肺結(jié)核患者與 94 例肺癌患者為試驗對象,提取其血清外泌體 miRNA 并開展臨床檢驗,研究結(jié)果顯示出血清外泌體 miR-21 有助于肺癌的臨床檢出,并提出將其作為診斷標志物可積極改善肺癌的診斷效果。 同年,還有研究[6]報道評價了三陰乳腺癌細胞受脂肪干細胞來源外泌體的影響情況,試驗分析表現(xiàn)脂肪干細胞來源外泌體能夠?qū)θ幦橄侔┘毎w移形成明顯促進作用,但并未影響其細胞增殖,并且在阿霉素耐藥方面無顯著作用。 外泌體與糖尿病 當前已有研究[7]將外泌體引入糖尿病領(lǐng)域,為該領(lǐng)域的研究打開了新的局面,糖尿病與外泌體的關(guān)系已受到廣泛關(guān)注。 研究[8]表明,外泌體參與了糖尿病及其相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生與發(fā)展,它不僅可以作為糖尿病早期診斷和分期的生物學標記,還可作為糖尿病治療的靶點,更重要的是可以監(jiān)測糖尿病患者對治療的反應(yīng),為實施糖尿病的個體化治療提供依據(jù)。 外泌體與骨關(guān)節(jié)炎相關(guān)疾病 在過去的十幾年中,隨著外泌體的發(fā)現(xiàn)、鑒定和研究的深入,除了諸多研究發(fā)現(xiàn)病理情況下細胞分泌的外泌體對于骨關(guān)節(jié)炎疾病的病理生理進程具有重要作用之外,還發(fā)現(xiàn)了外泌體作為良好的生物信號傳遞因子,具有更加強大的軟骨再生修復的應(yīng)用潛能。 在2017年的一項研究[9]中發(fā)現(xiàn),脂肪來源的間充質(zhì)干細胞能夠?qū)﹃P(guān)節(jié)軟骨發(fā)揮抗炎和細胞保護作用。研究者在用白細胞介素刺激的軟骨細胞中加入含有外泌體的間充質(zhì)干細胞來源的條件培養(yǎng)基,結(jié)果表明,間充質(zhì)干細胞來源的外泌體能夠下調(diào)衰老相關(guān)的 β-半乳糖苷酶活性,并且減少了炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生。此研究表明間充質(zhì)干細胞來源的外泌體對異常的軟骨細胞代謝起到了積極作用。 外泌體與皮膚疾病 近年來,研究人員將外泌體與皮膚疾病聯(lián)系起來,發(fā)現(xiàn)外泌體不僅參與皮膚生理、病理過程,如調(diào)節(jié)皮膚微環(huán)境中促炎細胞因子分泌,促進皮膚缺損處血管新生及膠原沉積,以及調(diào)節(jié)皮膚成纖維細胞增殖分化,同時還在皮膚微環(huán)境發(fā)生病變時發(fā)揮特異性信息傳遞作用,進而促使增生性瘢痕、皮膚硬化及皮膚黑色素瘤等皮膚疾病的發(fā)生。 研究[10]表明,使用人臍帶間充質(zhì)干細胞分泌的外泌體對嚴重燒傷誘導的過度炎癥具有顯著的有益效果。最近研究人員發(fā)現(xiàn)外泌體可用于皮膚創(chuàng)傷后的傷口愈合,且能有效防治增生性瘢痕、黑色素瘤等皮膚疾病,為外泌體的研究方向提供了一個嶄新的方向。 展望 間充質(zhì)干細胞源性外泌體具有分化潛能高、移植后存活率高、無明顯不良反應(yīng)等優(yōu)點,且含有大量且種類繁多的蛋白質(zhì)、細胞因子和生物活性物質(zhì)。在抗心肌細胞凋亡、抗心肌細胞損傷、促進新生血管形成和抗炎等方面具有重要作用。在防治急性心肌梗死、高血壓、心力衰竭和心肌病等方面具有一定的應(yīng)用前景。 干細胞來源的外泌體在心血管系統(tǒng)、外傷性腦損傷、肌肉骨骼系統(tǒng)、肝損傷、腎損傷等方面都展現(xiàn)出強大的修復再生和保護能力,因此外泌體有望成為再生醫(yī)學“無細胞”治療的一種新興的修復工具,打破不可逆損傷這一修復障礙,使再生成為可能。 |
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