高活力的外泌體讓衰老細(xì)胞重獲新生

人體內(nèi)多種細(xì)胞及體液均可分泌外泌體，包括內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞、血小板、平滑肌細(xì)胞等。當(dāng)其由宿主細(xì)胞被分泌到受體細(xì)胞中時(shí)，外泌體可通過其攜帶的蛋白質(zhì)、核酸、脂類等來調(diào)節(jié)受體細(xì)胞的生物學(xué)活性。

2013年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給了美國科學(xué)家羅思曼、謝克曼以及德國科學(xué)家祖德霍夫，以表彰他們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制。美國抗衰老醫(yī)學(xué)研究會主席Klatz博士稱：“外泌體是干細(xì)胞技術(shù)的下一個(gè)發(fā)展方向”。

那么，人們面臨衰老時(shí)，干細(xì)胞外泌體正在發(fā)揮著怎么樣的作用？科學(xué)家們又是如何利用干細(xì)胞外泌體來對抗衰老？

衰老是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，受到多種因素的精密調(diào)控。有證據(jù)表明，外泌體在機(jī)體衰老過程中起到了十分重要的調(diào)控作用。細(xì)胞衰老主要受p53–p21和p16–pRB腫瘤抑制途徑控制。衰老誘導(dǎo)信號，包括DNA損傷、致癌應(yīng)激和氧化應(yīng)激，通常與p53和pRB通路有關(guān)。衰老可能通過分泌多種因子促進(jìn)周圍組織的癌變，這些因子改變微環(huán)境以促進(jìn)鄰近腫瘤細(xì)胞的生長。

已有研究發(fā)現(xiàn)人誘導(dǎo)多能干細(xì)胞外泌體可以顯著降低衰老相關(guān)β-半乳糖苷酶的表達(dá)水平，并上調(diào)HDFs中膠原的表達(dá)，為干細(xì)胞外泌體美容抗衰提供了理論依據(jù)。

外泌體可以改善老年個(gè)體細(xì)胞的衰老

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外泌體是細(xì)胞所分泌的直徑為30~150nm的雙層磷脂囊泡，其中含有多種miRNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞調(diào)控因子；經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，外泌體可以在細(xì)胞間進(jìn)行通訊，傳遞生物信息和蛋白質(zhì)，起到調(diào)節(jié)受體胞的作用。

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2020年7月7日，英國倫敦瑪麗皇后大學(xué)Ana O’Loghlen 團(tuán)隊(duì)在《Cell Metabolism》（IF=21.567）發(fā)表了”Small Extracellular Vesicles Have GST Activity and Ameliorate Senescence-Related Tissue Damage”。研究指出，年輕個(gè)體細(xì)胞分泌的小細(xì)胞外囊泡（sEV）可以通過減少氧化應(yīng)激來改善老年個(gè)體細(xì)胞的衰老。揭示了 sEV（小胞外囊泡）在抵抗衰老和衰老性疾病中的重要作用。近期，該研究在《Nature Reviews Molecular Cell Biology》雜志（IF=55.47）上進(jìn)行了Highlight推薦。

科學(xué)家使用幼兒原代成纖維細(xì)胞外泌體（sEV-Y）、老人原代成纖維細(xì)胞外泌體（sEV-O）；iRAS細(xì)胞系（模擬衰老）、etoposide處理的細(xì)胞系（模擬衰老）、iC細(xì)胞系（對照）；衰老小鼠。這篇文章指出，來自年輕人成纖維細(xì)胞中的sEV-Ys具有減輕衰老相關(guān)生物標(biāo)志物的能力，還可以延緩iRAS誘導(dǎo)的衰老進(jìn)程。

研究發(fā)現(xiàn)

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皮膚的衰老主要有兩大誘因：一是隨著年齡增長所導(dǎo)致的內(nèi)源性自然衰老；二是以紫外線傷害帶來的光老化為主的各種外源性衰老，這些外源性衰老并不與年齡成正比，如果我們平常不提前預(yù)防并加以重視的話，就會讓我們陷入未老先衰的境地。

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提到抗衰的話題，不得不提到美容，美容、微整發(fā)展迅速，玻尿酸作為明星原料此前N年風(fēng)頭無二，再生醫(yī)學(xué)、干細(xì)胞和外泌體的崛起，現(xiàn)在科學(xué)界發(fā)現(xiàn)了一種“黑科技”——外泌體。

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無針注射人真皮成纖維細(xì)胞球體的外泌體改善皮膚光老化

來自北卡萊羅納州立大學(xué)的研究顯示，從人體皮膚細(xì)胞中采集的外泌體在修復(fù)受光損傷的皮膚細(xì)胞方面，具有比使用目前流行的視黃醇或干細(xì)胞更有效。也就是說，外泌體可以用于抗衰老皮膚治療。

備注：在美容抗衰方面，如：視黃醇（俗稱維A醇，A醇，一種脂溶性維生素，對熱、酸、堿穩(wěn)定，易被氧化，紫外線可促進(jìn)其氧化破壞，抗衰類化妝品多添加），干細(xì)胞等。

中國軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院研究人員研究顯示，外泌體可以參與皮膚組織修復(fù)與再生的各個(gè)過程，通過促進(jìn)皮膚細(xì)胞的增殖遷移，促進(jìn)血管新生，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)來促進(jìn)創(chuàng)傷愈合與皮膚組織再生，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)無細(xì)胞治療提供了新的實(shí)現(xiàn)途徑。

早在2019年澳大利亞再生醫(yī)學(xué)公司Exopharm Limited（ASX：EX1）宣布開展公司旗下PLEXOVAL外泌體治療產(chǎn)品第一階段研究，這是世界上第一個(gè)使用外泌體進(jìn)行傷口愈合的人體臨床試驗(yàn)。作為臨床階段公司和再生醫(yī)學(xué)外泌體治療的世界領(lǐng)導(dǎo)者，這是外泌體治療向前邁出的重要一步。

Exopharm公司最近獲得人類研究倫理委員會的批準(zhǔn)，開始使用Plexaris?（血小板外泌體）PLEXOVAL產(chǎn)品進(jìn)行傷口愈合治療研究。該試驗(yàn)根據(jù)澳大利亞臨床試驗(yàn)通知（CTN）計(jì)劃獲得批準(zhǔn)。

這項(xiàng)首次在人體內(nèi)進(jìn)行的臨床試驗(yàn)將使用自體（來自同一個(gè)人）Plexaris（血小板的外泌體）通過局部注射給藥一次。該研究將在給藥后42天內(nèi)跟蹤參與者。群組1涉及15個(gè)參與者，群組2涉及5個(gè)參與者。

這次PLEXOVAL研究的主要內(nèi)容是安全性，傷口閉合和瘢痕形成。試驗(yàn)場地分別是皇家墨爾本醫(yī)院和澳大利亞紅十字會血液服務(wù)中心。

該研究的主要研究者是皇家墨爾本醫(yī)院皮膚科的FACD副教授Johannes Kern博士。主要研究員是皮膚科醫(yī)生和皮膚病學(xué)家，以及澳大利亞皮膚病學(xué)院院士。

Exopharm的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官兼總經(jīng)理Ian Dixon博士說：“傷口和傷口愈合不良是每年影響數(shù)千澳大利亞人的醫(yī)療問題。隨著年齡的增長，我們治愈衰退的能力和慢性傷口的患病率增加。來自血小板的外泌體已經(jīng)在動(dòng)物研究中顯示出可以改善傷口閉合并減少瘢痕形成。這項(xiàng)人體研究正在研究我們的Plexaris產(chǎn)品是否可能成為一種有用的改良治療方案。“

“這項(xiàng)PLEXOVAL研究將Exopharm奠定為全球再生醫(yī)學(xué)無細(xì)胞外泌體領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。我們的LEAP技術(shù)使我們能夠制造出藥用級別外泌體產(chǎn)品。這項(xiàng)小型研究的主要目的是證明產(chǎn)品的安全性，并可能顯示出療效的跡象。“

而我們提取自這些健康、充滿活力細(xì)胞（如iPS細(xì)胞、MSC細(xì)胞、HDF等）的外泌體則可以傳遞激活細(xì)胞增殖，促進(jìn)膠原合成，修復(fù)組織損傷，減少皮膚基質(zhì)降解等重要信息：讓衰老的細(xì)胞重新充滿活力，新生出更多的細(xì)胞，合成出更多的膠原，減少皮膚基質(zhì)的降解，最終實(shí)現(xiàn)顯著的抗衰老效果。

相較于傳統(tǒng)的護(hù)膚抗老成分及效果，外泌體抗老屬于細(xì)胞級的抗老，更加直接有效，更代表著未來和趨勢，而這正是外泌體在護(hù)膚抗老上的重要價(jià)值體現(xiàn)！

外泌體有可能替代干細(xì)胞

我知道干細(xì)胞進(jìn)入治療研究領(lǐng)域不到二十年，但近20年來，干細(xì)胞治療的一般安全性和有效性始終尚未得到證實(shí)。盡管進(jìn)行了大量投資，但只有少數(shù)同種異體現(xiàn)成的細(xì)胞療法被批準(zhǔn)在全球范圍內(nèi)用于再生醫(yī)學(xué)治療，更多的基于干細(xì)胞的細(xì)胞療法因?yàn)橛行浴踩哉谂Λ@得政府的批準(zhǔn)并產(chǎn)生銷售。甚至，干細(xì)胞曾經(jīng)有一段時(shí)間內(nèi)在某些國家“臭名昭著”。

備注：（迄今為止，美國FDA批準(zhǔn)了16種基于細(xì)胞的療法。其中，11種是細(xì)胞療法;四種是基因療法，一種是組織工程產(chǎn)品。歐洲藥品管理局（EMA）迄今已批準(zhǔn)了13種基于細(xì)胞的療法。其中三種是細(xì)胞療法，六種是基因治療產(chǎn)品，四種是組織工程產(chǎn)品。），雖然FDA和EMA僅批準(zhǔn)了少數(shù)基于細(xì)胞的藥物，但數(shù)百種療法正處于臨床前和臨床開發(fā)階段，并有望在可預(yù)見的未來進(jìn)入市場。

將活的干細(xì)胞“輸入”復(fù)雜的人體構(gòu)造里，看起來的確很艱難。所以，部分科學(xué)家們開始將研究轉(zhuǎn)向外泌體（細(xì)胞分泌到胞外的小體，同樣具有再生能力且避開了已經(jīng)是活的干細(xì)胞形態(tài)）。

外泌體的作用是細(xì)胞間的“信使”，在身體周圍自由漫游并深入到組織中，外泌體將信息和材料從細(xì)胞轉(zhuǎn)移到其他細(xì)胞 – 充當(dāng)協(xié)調(diào)再生和修復(fù)的有效通信系統(tǒng)。例如，在心臟病發(fā)作后，心臟細(xì)胞以外泌體的形式發(fā)出一條SOS求救信息，呼喚祖細(xì)胞幫助修復(fù)損傷。

外泌體療法的研究優(yōu)點(diǎn)

外泌體療法將避免基于活干細(xì)胞的治療的所有問題，并且利用干細(xì)胞的天然再生能力。

外泌體更簡單，更安全，更低成本，更容易儲存和運(yùn)輸，可以替代干細(xì)胞。

其中最受科學(xué)家看重的是，外泌體的干細(xì)胞移植本身具有較低的風(fēng)險(xiǎn)。外泌體無法復(fù)制，它們不能轉(zhuǎn)化為惡性細(xì)胞或其他有害細(xì)胞類型，它們不太可能引發(fā)免疫原性反應(yīng)，他們不能感染病毒。

所以，科學(xué)界認(rèn)為干細(xì)胞釋放的外泌體（或“細(xì)胞外囊泡”）是未來干細(xì)胞治療的升級版。

外泌體在抗衰老領(lǐng)域的更多應(yīng)用

外泌體可以治阿爾茲海默癥（老年癡呆癥）。有研究發(fā)現(xiàn)，人間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體可以減少阿爾茲海默癥小鼠腦內(nèi)β淀粉樣蛋白沉淀、減少阿爾茲海默癥小鼠腦內(nèi)氧化應(yīng)激損傷，從而起到治療作用。

阿爾茲海默病是老年癡呆最常見的類型，是一種嚴(yán)重?fù)p害記憶和認(rèn)知功能的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病。多項(xiàng)研究結(jié)果表明，間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體具有治療阿爾茲海默病的潛力，主要是因?yàn)樗軌虼龠M(jìn)炎癥、調(diào)節(jié)免疫功能、促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞軸突生長等，這些生物學(xué)特性使其能夠很好的針對阿爾茲海默病核心病理機(jī)制發(fā)揮效果。

干細(xì)胞外泌體在治療衰老相關(guān)疾病中也有較多報(bào)道。心血管疾病在老年群體高發(fā)，心源性細(xì)胞外泌體會通過特異性的巨噬細(xì)胞極化治療急性心肌梗死。

與衰老相關(guān)的骨疾病如骨質(zhì)疏松癥、骨關(guān)節(jié)炎和骨折與外泌體也息息相關(guān)。最常見的骨疾病如骨質(zhì)疏松癥、骨關(guān)節(jié)炎和骨折與外泌體有明顯的相關(guān)性。越來越多的證據(jù)表明干細(xì)胞來源的外泌體具有潛在的再生能力。

研究表明，間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體能夠恢復(fù)成骨細(xì)胞分化受損的大鼠骨丟失疾病，在經(jīng)輻射處理28天后，結(jié)果顯示大鼠骨體積明顯減少。通過靜脈注射間充質(zhì)干細(xì)胞衍生外泌體，可減輕骨丟失。同時(shí)，與未處理組相比，輻照后用外泌體治療可增加BOT處鈣沉積和成骨基因RUNX2的mRNA表達(dá)。

展望

近年來，利用外泌體作為藥物或基因傳遞的生物載體成為了新的研究熱點(diǎn)。這些納米囊具有良好的宿主生物分布和生物相容性，并且患者自身體液或細(xì)胞培養(yǎng)物會產(chǎn)生該物質(zhì)，可以避免免疫原性的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，干細(xì)胞外泌體應(yīng)用于治療衰老相關(guān)疾病的臨床研究將越來越多，干細(xì)胞外泌體抗衰老也將取得更大的突破。