你所不知道的“外泌體”:有好的,也有壞的

間充質干細胞、免疫細胞、外泌體源頭實驗室

你所不知道的“外泌體”:有好的,也有壞的

撰文:步步先生

來源:干細胞者說

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外泌體火熱的時候,很多機構都喜歡把任何問題都套上外泌體,外泌體賺足了眼球,也受到資本的大力追捧,呈現出一派欣欣向榮的景象。那么,你真的理解“外泌體”嗎?回顧一篇老文章,希望能獲得新知識!

外泌體無疑是這幾年的熱點,無論是基礎研究還是技術開發都呈現指數上升。外泌體可以作為一種藥物遞送工具,或是一種疾病的治療制劑,或者作為疾病的新型診斷標志物。

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在過去短短幾年里,外泌體賺足了眼球,也受到了資本的大力追捧,呈現出一派欣欣向榮的景象。關于外泌體,“干細胞者說”科普文章里中不只提到過一次大家并不陌生。還是那句話,不管市場怎么吹捧,在知識層面,我們要有正確的認識。

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01

外泌體是人體的順豐快遞

2013年,諾貝爾生理學或醫學獎授予了三位科學家,表彰其在細胞間囊泡運輸調控機制領域作出的突出貢獻。諾獎的加持,使得外泌體及其生理學功能成為熱點,得到廣泛研究。

外泌體是一種直徑為30-150nm的細胞外囊泡,具有獨特的介導細胞間通信和相互作用。從制藥角度來看,外泌體是內源性脂質納米顆粒(LNP),由真核細胞產生,被雙層脂質膜包裹。

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一種理解外泌體的簡單方法,外泌體是人體的天然“順豐快遞”通道。作為細胞間的一種通訊方式,人體幾乎所有類型的細胞都能分泌外泌體,外泌體廣泛存在并分布于各種體液(例如血液、唾液、尿液、腦脊液和乳汁中)中,攜帶多種蛋白質、mRNA、miRNA和脂質類物質等。

你所不知道的“外泌體”:有好的,也有壞的

外囊泡三劍客:凋亡小體、微囊泡、外泌體
細胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EV)是機體遠距離細胞間交流的一種手段。關于外囊泡來源和命名存在著很多混淆,叫啥的都有。目前主要被分為3大類:外泌體、微泡和凋亡小體。臨床研究中主要關注的是外泌體和微泡其實這兩個也不好分。
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外泌體的大小、形狀和類型也不盡相同。重要的是,它們有不同的表面特性和分子組成。它們的外膜包含不同的表面標記物,其中,典型的是跨膜四蛋白CD9、CD63和CD81
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總結來說,外泌體的基本信息概括如下:
外泌體基本信息概括:

外泌體大?。褐睆郊s30-150nm

微囊泡大?。?span style="letter-spacing: 0.544px;">直徑為100nm-1μm

從研究上來講,并不嚴格區分外泌體(exosomes)或微囊泡(microvesicles)。

 

外泌體數量:人體中大約有10*14個,平均每個細胞產生1000-10000個

外泌體來源:人體中幾乎所有類型的細胞均能產生外泌體

外泌體異質性:即使是同一種細胞分泌的外泌體都有可能具有很大功能區別

外泌體存在:外泌體幾乎存在于所有的組織、細胞間隙、體液中。

02

外泌體有好的,也有壞的
外泌體研究領域發展迅速,但許多科學問題仍未得到解答。例如人體中大約每天產生10*14個外泌體,近乎于平均每個細胞產生1000-10000個。如何利用來自這么多形形色色的外泌體呢?
外泌體起源于細胞內吞過程中形成的內體,再從細胞中釋放到胞外。幾乎所有細胞都可以分泌外泌體。干細胞里有外泌體,可能具有抗炎和組織再生作用,這屬于好的外泌體。腫瘤細胞里也有外泌體,可能進一步促進腫瘤的發生發展,這就是壞的外泌體了。

干細胞外泌體

干細胞外泌體具有免疫調節、抗炎和抗纖維化、抑制氧化應激、增強血管生成等作用。這主要依賴于其中的蛋白和核酸組分。例如間充質干細胞(MSCs)外泌體富含糖酵解相關酶,可增加ATP的產生,減少組織細胞死亡。MSCs外泌體還含有VEGF、TGF-β、IL-6、IL-10和HGF等細胞因子,有利于血管生成和免疫調節。

  • 2018年5月,FDA批準了Aegle公司的首個細胞外囊泡新藥臨床試驗申請,以開始用于燒傷患者的臨床試驗。通過分離純化MSCs分泌的細胞外囊泡,用以治療嚴重的皮膚病,包括燒傷和大皰性表皮松解癥。
  • 2019年6月,United Therapeutics宣布其基于外泌體治療支氣管肺發育不良(BDP)的 I 期試驗獲批開展。
  • 2020年1月,Exopharm宣布了其在人類臨床試驗中的首次給藥,成為首家測試外泌體對傷口愈合能力的公司。Exopharm的Plexaris產品,是無細胞的血小板外泌體制劑,在臨床前動物研究中,改善了傷口閉合,并減少了疤痕。
如何提高外泌體的分泌量?在外界刺激條件下,體外培養中的細胞會產生更多的外泌體,外泌體的內容物也可能會發生變化。例如,缺氧、缺營養或其它應激會產生具有不同的外泌體,可能會產生不同的“貨物”信息。培養條件和培養時間也會影響細胞產生的外泌體的類型和功能。
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間充質干細胞(MSCs)具有治療多種疾病的潛力,包括膝關節炎、移植物抗宿主病、神經系統疾病(如帕金森病、中風、阿爾茨海默病等)。實驗室條件下,MSCs 可經體外培養擴增。但每次擴增干細胞外泌體的分泌數量是不同的;或許每次擴增,分泌的外泌體類型也是不同的。

腫瘤細胞外泌體

多年來,腫瘤學家一直在尋找用于腫瘤早期檢測和癌癥復發監測的生物標志物。外泌體可以提供一種潛在的解決方案,因為腫瘤細胞產生的外泌體與非腫瘤宿主細胞產生的外泌體不同,在腫瘤生長和最終轉移中發揮著重要作用。問題的關鍵是在于找到特異性腫瘤外泌體,并弄清它們的內容物。

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腫瘤細胞的外泌體,含有大量與腫瘤相關的核酸和蛋白,在癌癥發生和早期檢測中具有重要的研究和應用價值。

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外泌體內容物作為腫瘤的潛在診斷標志物

那么,問題來了。面對紛繁復雜的外泌體,如何鑒別來自不同細胞的外泌體和來自同一細胞的不同外泌體?

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03

外泌體的復雜多變
隨著外泌體行業的快速發展,分離和鑒定外泌體亞群的工作變得越來越重要。外泌體亞群對基礎科研、診斷疾病和治療藥物的開發至關重要。
如果對外泌體進行分析,可以發現同一種細胞來源的會產生不同的外泌體。即使是同一種細胞的外泌體,純化后具有不同的形態。外泌體亞群有很多不同:大小、形狀、密度、膜表面受體、荷載以及細胞來源。
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外泌體在尺寸、內容物、功能和來源均有差異性

鑒定外泌體亞群的最好方法是表面標記物,可以利用外泌體不同的表面標記物進行免疫捕獲,鑒定并分選出特定的外泌體亞群,以用于診斷或治療目的。

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使用不同的細胞培養基,也會影響外泌體的內容物和類型。此外,如果使用含有血清的細胞培養基,可能原本就含有外泌體,這使收獲的外泌體分析更加復雜。不同的外泌體,即使來自同一細胞中,也會給產業化帶來無盡的困擾。

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科學家們已經認識到外泌體研究的復雜性。然而,正是外泌體的這些復雜性,可以讓我們區分外泌體亞型、功能和“身份”,在癥狀出現之前,更早地識別疾病狀態,并促進針對許多疾病的潛在治療。盡管外泌體擁有無限應用前景,但也有很多挑戰,包括制備均一穩定的外泌體產品,且制備方法可重復。

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04

外泌體的成藥可能性

如今,眾多企業正在開發外泌體治療或診斷方法,針對純天然和工程化的外泌體產品進行臨床試驗。一點也毫不奇怪,許多細胞企業也在向外泌體領域拓展。迄今為止,全球約有40多家外泌體治療和診斷的公司完整數據索取,請評論處留下您的郵箱。

你所不知道的“外泌體”:有好的,也有壞的
基于外泌體治療的部分企業
你所不知道的“外泌體”:有好的,也有壞的

基于外泌體診斷的部分企業

目前,許多基于外泌體的I/II期臨床試驗正在進行。不同細胞來源的外泌體,在體內顯示不同的歸巢能力,這可能是與其膜表面受體和細胞外基質結合蛋白有關。靜脈注射是基于外泌體遞送藥物中使用最為廣泛的給藥途徑。腹腔注射、瘤內注射、口服和鼻腔噴霧給藥也在多種疾病動物模型中得到了嘗試。靜脈注射外泌體24h后,肝臟中熒光信號最強,其次是脾臟、胃腸道和肺部。因此,外泌體注射后的分布,以及長期的影響和安全性,仍將需要進一步探索和闡明。

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外泌體載藥可以分為三種:外源性載藥、內源性載藥和轉基因。

  • 外源性載藥方式先分離外泌體,再將藥物通過轉染或電穿孔導入外泌體;

  • 內源性載藥方式:先將藥物導入細胞中,當藥物進入外泌體且從供體細胞中釋放后,分離純化得到載藥外泌體;

  • 轉基因方式:通過轉基因的方式讓細胞自身表達,最終隨外泌體分泌至細胞外。

外泌體規?;瘧瞄_發關鍵在于三點:一是依賴于細胞規?;囵B條件的提升。二是依賴于外泌體分離純化方法的提升。三是依賴于外泌體亞群的鑒定分離。

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總結來說,外泌體在診斷和治療應用方面的關鍵特征包括:

外泌體關鍵特征概括:
外泌體是納米大小、膜結合的囊泡。

外泌體在細胞通信和調節中發揮著不可或缺的作用。

外泌體膜含有針對特定細胞類型的表面標記物。

外泌體不是細胞,無免疫原性,且更穩定,更易處理。

外泌體可能具有很大功能區別,即使是同一種細胞分泌。

外泌體的內容物包含蛋白質、RNA、DNA和脂類,易被鄰近或遠處的細胞捕獲內吞,并調節受體細胞。

外泌體藥物生產工業化(規模、純度、成本、一致性和標準化)是目前面臨的重大挑戰。相信未來幾年,從事外泌體產品開發的項目或企業將不斷增加,最終外泌體產品將走向商業化,造?;颊?/span>。
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外泌體,你可以嗎?
參考文獻
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[6]https://mp.weixin.qq.com/s/K_rv53UIJ-uqB4asc5_Mow

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