前沿: 幹細胞外泌體研究進展, 對臨床疾病治療具有重要意義

間充質幹細胞(MSCs)主要的生物學特性包括高度的自我更新、多向分化及獨特的免疫調節能力,其免疫調節能力則主要是透過MSCs與先天免疫和適應性免疫系統的細胞相互作用,分泌細胞調節性因子發揮免疫調節功能。

研究表明,來源於間充質幹細胞外泌體(MSCs-Exo)在組織的修復、免疫調節及疾病的治療過程中發揮著至關重要的作用,可能為臨床疾病診斷和治療提供新的策略。

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MSCs-Exo 的生物學特性

基本的特徵:

1980年發現的外泌體(exosome)大多為微小囊泡,直徑約為30~200 nm,在蔗糖溶液中的密度為1。10~1。18g/mL,可由各種細胞分泌。MSCs-Exo不僅表達所有外泌體共同表達的蛋白標誌物,還表達MSCs細胞膜表面的一些黏性分子(如:CD90、CD105、CD29、 CD44、CD73)。

同時,也存在一些其他種類的蛋白如 Alix、TSG101、肌動蛋白、微管蛋白、膜聯蛋白(Ⅰ、Ⅱ、Ⅴ和 Ⅵ)及 一些訊號轉導蛋白和組織相融性抗原。

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MSCs-Exo免疫調節作用

研究表明,MSCs可以透過細胞-細胞直接接觸或旁分泌方式調解T細胞的功能,而且 MSCs在抑制細胞因子的分泌和抑制配體-受體相互作用的功能中發揮了關鍵作用。

Zhang等研究表明,MSCs-Exo透過啟用M2型巨噬細胞,抑制M1型巨噬細胞,以及增強抗炎細胞因子IL-10和TGF-β的表達來調節免疫細胞反應,以促進組織修復。

Chen等研究發現MSCs-Exo能夠抑制IL-1β和TNF-α的分泌,促進TGF-β分泌,進一步研究表明MSCs-Exo能夠誘導Th1向Th2細胞轉化,外泌體以MSCs類似的方式透過減少炎症和促進抗炎反應來抑制促炎症反應的發生。

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MSCs-Exo在臨床疾病治療中的研究

MSCs-Exo在傷口癒合和面板再生中的應用:

MSCs參與面板傷口癒合的整個過程,而外泌體是MSCs釋放的關鍵因子之一,具有MSCs相似的功能,可以調節受體細胞的 活性,促進細胞自我修復和組織再生,加速損傷部位的傷口修復。

Geiger等發現MSCs-Exo可透過誘導糖尿病大鼠模型中面板細胞的遷移和增殖來加速傷口癒合。

MSCs-Exo在神經損傷中的應用:

MSCs-Exo可以將許多遺傳物質、神經營養因子和蛋白質傳遞到軸突,恢復微環境的穩態,調節軸突再生、促進神經形成和血管生成。

有研究報道稱牙齦來源的MSCs-Exo能夠誘導分化(修復)表型相關基因的上調,從而促進外周神經細胞的再生;Huang等發現PEDF修飾的脂肪MSCs-Exo可以啟用細胞自噬,抑制神經元細胞凋亡,從而改善腦損傷。

雖然目前許多實驗證據表明,利用MSCs-Exo治療周圍神經損傷是有效和安全的,但這一領域還有待進一步研究,需要大量的工作來充分確定MSCs-Exo在臨床應用中的潛力。

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乘幹細胞之東風——火爆“外泌體”的崛起

MSCs-Exo在肝損傷和腎損傷中的應用:

在肝臟疾病相關實驗研究中,MSCs-Exo 也表現出一定的保護和治療作用。Du 等研究證明人誘導的多能MSCs-Exo透過啟用 SPhks和s1p訊號通路保護肝臟免受肝缺血 / 再灌注損傷,促進細胞增殖。

Li等研究發現MSCs-Exo在小鼠肝纖維化模型中有治療作用,採用四氯化碳(CCL4)誘導的小鼠肝損傷模型中發現人臍帶MSCs-Exo可以透過抑制肝細胞上皮間充質細 胞的轉移和膠原蛋白的生成來改善肝纖維化。

目前,腎損傷相關實驗研究也表明,外泌體中攜帶的miRNA和蛋白能夠減輕腎缺血再灌注損傷,減少細胞凋亡,促進細胞增殖,從而修復腎損傷。

MSCs-Exo在其他疾病治療中的應用:

研究表明,MSCs-Exo在其他疾病的診斷和治療中也具有重要意義。

MSCs-Exo可以用於治療腦卒中,對難治性黃斑裂孔也具有促癒合作用,並且 MSCs-Exo還可用於治療

1型糖尿病、心腦血管疾病、腦中風和骨關節炎

等疾病;所以,隨著對MSCs-Exo研究的深入,將促使其早日用於臨床疾病的治療。

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未來展望

MSCs-Exo具有促進組織修復及調節免疫應答等作用;外泌體相比於MSCs更穩定、更安全,而且體積小,不容易堵塞血管;還能穿過質膜,降低免疫排斥反應發生。

總而言之,隨著對外泌體的深入研究,外泌體將有可能替代MSCs用於臨床協助疾病的治療和診斷。

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