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干细胞外泌体作为细胞间通讯的关键媒介,凭借其纳米级尺寸、低免疫原性及多效性功能,在再生医学、肿瘤及免疫调节等领域展现出巨大应用潜力。
这篇由成都中医药大学附属医院、浙江树人大学树兰国际医学院等机构团队完成的综述《Stem Cell-Derived Exosomes: A Comprehensive Review of Biomedical Applications, Challenges, and Future Directions(干细胞来源外泌体:生物医学应用、挑战与未来方向的全面综述)》,系统梳理了干细胞来源外泌体(SC-Exos)从基础机制到临床应用的全面进展,为我们展示了这一领域的现状与未来。
干细胞外泌体:安全的“纳米信使”
干细胞外泌体可形象地比作干细胞释放的“纳米级快递小哥”。这些直径仅 30-150纳米的小囊泡,包裹着脂质双分子膜,内部装载着蛋白质、核酸(如miRNA)、脂质等生物活性物质。它们的核心功能是在细胞间传递信息,调节受体细胞的功能活动。
根据来源不同,SC-Exos主要分为三类:胚胎干细胞来源(ESC-Exos)、诱导多能干细胞来源(iPSC-Exos)和成人干细胞来源(ASC-Exos)。其中,成人干细胞来源的外泌体,尤其是间充质干细胞外泌体(MSC-Exos),因来源广泛(可从骨髓、脂肪、脐带等组织中获取)、安全性高、治疗范围广,成为目前研究最多、临床转化最快的类型。
外泌体的生物发生:细胞内的精密“生产线”
外泌体的形成是一个精密调控的细胞过程:
细胞膜内陷形成早期内体;内体成熟过程中向内出芽,形成含有腔内囊泡的多泡体;多泡体与细胞膜融合,将腔内囊泡释放到细胞外,成为外泌体。这一过程涉及ESCRT(内体分选转运复合体)依赖和非依赖(如神经酰胺、四跨膜蛋白参与)等多种分子机制。
外泌体的应用:从心血管到皮肤修复
SC-Exos的应用范围广泛,覆盖了人体多个系统的疾病:
1. 心血管疾病
心梗后,心肌细胞大量死亡导致心脏功能下降。ESC-Exos可通过传递miR-294促进心肌血管生成和心脏祖细胞激活,减少梗死面积并改善心脏功能;而MSC-Exos则通过抑制心肌细胞凋亡,减轻心肌缺血再灌注损伤(如心脏手术后的二次损伤)。
2. 神经系统疾病
对于中风患者,人脐带MSC-Exos可携带miR-1228-5p穿过血脑屏障,改善神经元线粒体功能,减轻脑损伤;韩国一家公司研发的SNE-101外泌体疗法已获批开展1b期临床试验,用于中风治疗。在脊髓损伤中,用磁性纳米颗粒标记外泌体并通过外部磁场引导,可促进轴突再生和减少炎症。在阿尔茨海默病模型中,MSC-Exos可通过调节免疫和减少淀粉样蛋白沉积,缓解认知障碍。
3. 癌症干预
SC-Exos体积小、能穿透肿瘤屏障,是理想的药物递送载体。例如:
将化疗药阿霉素装入骨髓MSC-Exos,并修饰针对结直肠癌细胞的适配体,可实现精准药物递送,同时降低心脏毒性。向MSC-Exos装载miR-29b,可抑制胃癌细胞腹膜转移风险。
4. 免疫与炎症疾病
对于炎症性肠病(IBD),人脐带MSC-Exos可通过传递miR-129-5p抑制肠道细胞铁死亡,减轻肠道损伤;对于类风湿关节炎,脂肪来源的MSC-Exos装载淫羊藿苷后,可调节巨噬细胞功能,减少关节炎症和软骨破坏。
5. 生殖系统与皮肤疾病
在生殖领域,骨髓MSC-Exos可通过下调PTEN基因,改善化疗导致的卵巢早衰,促进卵泡再生;在皮肤领域,3D培养的脂肪MSC-Exos结合水凝胶,可加速糖尿病伤口愈合;外泌体在皮肤修复和抗衰老领域也展现出潜力,能有效促进胶原蛋白生成和修复紫外线损伤。
结语
这篇综述展示了干细胞外泌体的巨大潜力:它既继承了干细胞的再生能力,又规避了直接移植干细胞的风险,堪称 "细胞疗法的2.0版本" 。
干细胞外泌体领域正以惊人速度发展,2025年2月至3月间,海南博鳌乐城国际医疗旅游先行区甚至以"一月两批"的速度发布了《生物医学新技术转化应用实施目录》,其中细胞外泌体技术首次被纳入特许准入细胞治疗目录。
未来,随着技术进步和大样本临床试验的开展(目前全球已有多项I/II期临床试验正在进行),SC-Exos有望成为治疗心梗、中风、癌症和自身免疫病等难治性疾病的新武器,为患者提供更安全、精准的选择。
https://www.dovepress.com/international-journal-of-nanomedicine-archive5
https://mp.weixin.qq.com/s/A51fAYDWo5sSIktv1M_33A
https://bydrug.pharmcube.com/news/detail/f87c4ef62ee44f48340028649d6fd110
https://health.baidu.com/m/detail/ar_8853884517154524015