近年來,干細胞在再生醫學領域中具有廣闊的應用前景,除了干細胞本身,源自于干細胞的外泌體也成為了醫學界關注的熱點,為疾病的治療帶來了新思路。臨床前研究證明了干細胞外泌體在疾病治療領域的潛力,目前有關于干細胞外泌體治療疾病的多項臨床研究正在進行。
12 什么是外泌體?
細胞外囊泡(Extracellular vesicles, EVs)是細胞分泌的雙層脂質結構小泡,在各種細胞及組織之間起著物質傳遞、信息溝通的作用,其各亞群主要以直徑大小區分。外泌體(約20~200nm)是EVs中的一個亞群,包含了蛋白質、脂質、多糖及RNA等物質。 蛋白質主要包括骨架蛋白、膜相關連蛋白、四分子交聯體家族的CD9、CD63,MHC類分子及熱休克蛋白和脂質相關蛋白。 脂質主要包括神經酰胺,膽固醇、磷脂酰絲氨酸和鞘磷脂,多糖主要是甘露糖。RNA主要包括了mRNA、miRNA和ncRNA等。 不同的外泌體在成分上有細微的差別,體現了細胞對外泌體形成控制的精密。外泌體可被絕大多數細胞分泌或胞吞,且存在于幾乎所有體液之中,包括血液、尿液、唾液、乳汁、腦脊液、羊水、腹水、汗液以及月經血等。
12 干細胞外泌體與干細胞的區別
與干細胞不同的是:干細胞外泌體對受損的微環境不響應,但它可以通過改變細胞外基質,改變受體細胞的轉錄組和蛋白質組,來調節細胞凋亡、生長、增殖和分化途徑。 因此,干細胞外泌體具有減少細胞凋亡、減輕炎癥反應、促進血管生成、抑制纖維化、提高組織修復潛力等重要生物學功能,在調控組織再生方面存在良好的臨床應用前景。
12 干細胞外泌體的優點? 1.體積小 納米級粒子,大小約為細胞的1/200,能穿透一般毛細血管的細胞間隙抵達目標,因此能很好地被人體所利用。 2.免疫反應程度低 外泌體不是細胞,僅作為載具,外膜的表層上呈現較少的抗原,免疫系統難識別,對人體影響小。 3.可穿透血腦障壁 體積小加上脂質外膜的特性,使其可以通過血腦障壁,抵達腦部組織。
12 干細胞外泌體促進皮膚傷口愈合
皮膚創傷愈合是一個復雜的、動態的過程,它涉及多個高度協調的過程,包括止血、炎癥、細胞遷移和增殖等。創傷愈合中的兩大難題是如何促進創面快速生長以及防止瘢痕形成。針對這兩大難題,科學家們不斷進行探索,發現干細胞來源的外泌體具有巨大治療潛力,其可上調生長因子的表達,促進血管生成、細胞遷移、增殖和再上皮化過程,從而加速傷口閉合。此外,其還可通過阻止成纖維細胞的分化來減少傷口中瘢痕的形成。 發表于《STEM CELLS》上的一篇文章表明,接受間充質干細胞外泌體注射后,促進了二度燒傷大鼠模型深部創傷后血管的重生、膠原蛋白合成和皮膚損傷修復。 此外,另一項研究表明,外泌體還通過阻止成纖維細胞分化為肌成纖維細胞和增加轉化生長因子-β3/轉化生長因子-β1的比率,減少了小鼠切口創面瘢的大小,增加了Ⅲ型膠原與Ⅰ型膠原的比率。
12 干細胞外泌體對于皮膚年輕化的作用
研究發現間充質干細胞衍生外泌體在受到H2O2氧化損傷和紫外線照射小鼠體內模型中,除了減輕組織細胞對炎癥和氧化的反應外,活性氧的產生、DNA損傷、鈣信號的異常和線粒體的變化也減少了。此外,干細胞衍生的外泌體還可以通過調節膠原蛋白的產生和滲透來恢復皮膚活力的能力。 干細胞來源外泌體在防止皮膚氧化損傷和促進年輕化方面具有重要作用,這可能會引起其在化妝品開發和應用中的潛在用途,從而拓展了應用空間。
12 干細胞外泌體促進頭發再生?
近年來,干細胞外泌體逐漸成為禿頭治療的又一選擇,發表于《SCIENTIFIC REPORTS》的一項動物試驗研究了骨髓間充質干細胞衍生外泌體對毛發生長的影響,結果表明接受外泌體治療后,毛囊大小和頭發厚度顯著增加(如下圖所示)。
12 干細胞外泌體抑制黑色素瘤生長
皮膚黑色素是一種死亡率極高的惡性腫瘤,目前尚無有效治療手段。腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體(TRAIL)是腫瘤壞死因子家族的一員,對腫瘤細胞具有選擇性作用,其可通過與腫瘤細胞表面的死亡受體4和5(DR4和DR5)相互作用誘導細胞凋亡,是一種很有前途的腫瘤治療藥物。 研究發現,通過人為修飾可使得干細胞外泌體中TRAIL含量顯著增加,當輸送到腫瘤所在部位時,可特異性結合腫瘤細胞表面DR4和DR5,從而發揮抗腫瘤活性。黑色素瘤細胞表明高度表達DR5,有望成為TRAIL—外泌體治療的靶標之一。 在一項動物試驗中,在給小鼠注射黑素瘤細胞后,TRAIL—外泌體在腫瘤出現后以單劑或多劑量注射,其顯示出早期的抗腫瘤活性,延緩了腫瘤的生長,并延長了4天的預期壽命。
12 未來展望?
從現有的科學研究中可以發現,外泌體在皮膚損傷的修復和皮膚疾病的治療中起到了積極作用。此外,在心血管系統、外傷性腦損傷、肌肉骨骼系統、肝損傷、腎損傷等方面都展現出強大的修復再生和保護能力。
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