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间充质干细胞外泌体

发布时间:2022-01-12

Exosome,中文名外泌体,是一种能被大多数细胞分泌的微小膜泡,具有脂质双层膜结构,直径大约40-120 nm。尽管外泌体最初在1983年就被发现,但人们一直认为它只是一种细胞的废弃物。最近几年,人们发现这种微小膜泡中含有细胞特异的蛋白、脂质和核酸,能作为信号分子传递给其他细胞从而改变其他细胞的功能。这些发现点燃了人们对细胞分泌膜泡的兴趣。最近的研究发现外泌体在很多生理病理上起着重要的作用,如免疫中抗原呈递、肿瘤的生长与迁移、组织损伤的修复等。不同细胞分泌的外泌体具有不同的组成成分和功能,可作为疾病诊断的生物标志物。外泌体具有脂质双层膜结构,能很好的保护其包被的物质,且能靶向特定细胞或组织,因此又是一种很好靶向给药系统(targeted delivery system)。

间充质干细胞具有调节免疫细胞活性和刺激组织再生的能力,这使得它们在多种疾病治疗中发挥着越来越重要的作用。而其治疗作用主要通过两种方式实现:直接的介导作用和通过可溶性因子的释放诱导疾病环境的改变。这些可溶性因子被释放时,会被包裹在跟细胞膜类似的膜结构中形成囊泡,这在一方面保护了这些因子在胞外环境中能够稳定存在并保有活性,另一方面这种膜结构容易与其他细胞的细胞膜相融合,促进这些诱导因子对其他细胞的调控。

这些囊泡结构根据其大小被分为微泡(直径为0.1~1 mm)和外泌体(直径为50~150 nm),其中外泌体这类纳米级别的囊泡包含了细胞因子、生长因子、信号脂质、信使RNA(mRNA)和非编码RNA(miRNA)等多种调节性因子,在间充质干细胞调控周围环境中的其他细胞过程中发挥了重要的作用。并且间充质干细胞来源的外泌体能够携带具有治疗作用的药物等到达靶细胞,而纳米级别的外泌体在注入后更容易到达受损组织区域,并且拥有低免疫原性和至瘤性等优点,因此引起了广泛的关注。

外泌体抑制新冠肺炎

发表在《science signaling》杂志的一篇研究发现,携带miR-23b的间充质干细胞外泌体能够抑制转移性癌细胞的增殖,从而促进转移性乳腺癌进入休眠期(见下图)。另一篇发表在《cancer》杂志的研究证明,携带紫杉醇的间充质干细胞外泌体能够直接抑制肿瘤的生长,并且将紫杉醇的有效浓度降低了1000倍。在一项临床试验中(NCT03608631),含有靶向致癌性KrasG12D突变的siRNA的间充质干细胞外泌体正被用于治疗胰腺癌。

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                                                             BM-MSCBM-MSC衍生的外泌体处理的BM2细胞


外泌体抑制肿瘤生长

新冠肺炎在全球范围内大规模传播,随着世界各地患者的增多,风险迅速增加,第三波大流行已经开始。有部分新冠病毒感染患者,即使经过治疗也会造成严重的后遗症,出现脑雾、呼吸困难和胸痛。根据2020年《Journal of American Medical Association 》发表的一篇文章,87.4%的新冠患者被确认至少有一种后遗效应,其中有许多症状表现为疲劳(53.1%)、呼吸困难(43.3%)和胸痛(21.7%)。

间充质干细胞移植以及间充质干细胞外泌体在治疗新冠肺炎的临床研究中取得了良好的效果。发表在《Stem Cells and Development》上的一文指出,间充质干细胞来源外泌体在治疗重症新冠肺炎患者成效显著,康复率高达71%。外泌体具有安全性、恢复氧合、下调细胞炎症因子和重建免疫系统功能等优点,是一种很有前途的新冠肺炎治疗候选药物,其研究报道也日益增多。

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间充质干细胞外泌体已经被证实在多个领域中具有广阔的应用前景。未来仍需开展进一步的探索,包括建立有效可行的制备方法以及应用方式。外泌体与细胞不一样,它的特点是更加灵活,更加容易改造,因此外泌体可作为疾病治疗研究的新方向。我们期待科研工作者产生更多的研究成果。


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