間充質干細胞釋放的細胞外囊泡抗新冠病毒作用

自2019年底以來，全球在應對新冠肺炎（COVID-19）大流行方面取得了很大進展，包括有效疫苗的快速開發以及由抗病毒藥物、免疫調節劑和重癥監護支持組成的治療。

COVID-19示意圖

然而，新冠病毒（SARS-CoV-2）隨著時間的推移而進化，因為它的基因組具有很高的突變率，這導致由于免疫逃逸和抗病毒壓力下出現耐藥株而導致的突破性感染。

一種新出現的變異毒株奧密克戎（Omicron ?B.1.1.529) 變種在全球敲響了警鐘，或許 COVID-19 戰爭才剛剛開始。人類應作出更多不懈努力，以提高我們對 COVID-19 的認識和治療方案。

其中包括間充質干細胞 (MSC) 治療研究，旨在減輕 COVID-19 肺炎和急性呼吸窘迫綜合征 (ARDS) 重癥患者的細胞因子風暴并促進組織修復。

然而，正如耶魯大學醫學院的 Phillip W. Askenase 博士在最近的一篇研究中廣泛討論的那樣，MSC 療法的免疫調節和再生作用是通過 MSC 衍生的細胞外囊泡 (MSC-EV) 介導的，而使用 MSC-EVs 的血栓栓塞、心律失常和惡性轉化等安全問題較少。

在這個方向上，如果 MSC-EV 也表現出抗 SARS-CoV-2 作用，那么針對 COVID-19 治療的 MSC-EV 研究將更具吸引力和不可否認。

先前的一項研究表明，MSC-EV 在臨床前模型中具有抗流感病毒的抗病毒活性。眾所周知，MSC 對病毒感染具有高度抵抗力，包括 SARS-CoV-2。

泰國曼谷 Mahidol 大學 Ramathibodi 醫學院的臨床科研團隊應用了之前開發的體外抗 SARS-CoV-2 檢測方法，以確定MSC-EV 的劑量依賴性抗 SARS-CoV-2 作用。在這項研究中，MSC-EV 被稱為細胞外囊泡的外泌體（或小 EV）亞群。

相關研究2022 年 3 月 14 日發表在高水平期刊《Journal of Extracellular Vesicle》(JEV)上，文章標題為Anti-SARS-CoV-2 effect of extracellular vesicles released from mesenchymal stem cells（下圖）。

該團隊通過逐步離心和 0.2 μm 過濾（以去除微泡和凋亡小體）、100-kDa 截止超濾（濃縮培養基）和 Izon qEV 體積排阻層析（從可溶性蛋白質中分離細胞外囊泡）（圖?1a）。MSC-EV 分離物的最終體積為 500 μl。在-80°C 儲存前制作十份（每份 50 μl），每份允許進行一次凍融循環。

圖1：MSC-EV 的抗 SARS-CoV-2 作用

圖1：(a) MSC-EV 隔離和驗證的工作流程。(b) 通過透射電子顯微鏡觀察到的 MSC-EV 的單粒子證據。箭頭表示杯形囊泡。(c) 通過納米粒子跟蹤分析的 MSC-EV 粒子的尺寸分布。(d) 通過蛋白質印跡分析得到的 MSC-EV 的蛋白質證據（補充圖 1 中提供了全長印跡圖像）。(e) MSC-EVs 的傷口愈合試驗的功能證據 (?n?= 3 個生物學重復）。(g) 抗 SARS-CoV-2 檢測的研究設計。Calu-3 人肺上皮細胞以 25TCID50 感染 SARS-CoV-2，并用不同劑量的 MSC-EV 處理 48 小時。中和血清作為陽性對照。(h) SARS-CoV-2 感染的 Calu-3 細胞的熒光圖像。比例尺，2 毫米。(i) SARS-CoV-2 核蛋白陽性細胞的熒光強度（n??= 3 個生物學重復）。對培養物上清液進行病毒輸出研究和 qRT-PCR。(j) 病毒輸出由病灶減少的百分比決定（n??= 3 生物復制）。(k) 通過 qRT-PCR 測量歸一化為 10?6個 β-肌動蛋白拷貝的 SARS-CoV-2 刺突基因的拷貝數 (?n?= 3 個生物學重復）。(l) SARS-CoV-2 感染的 Calu-3 細胞的熒光圖像（比例尺，2 mm），（m）SARS-CoV-2 核蛋白陽性細胞的熒光強度（n??= 3 個生物學重復），以及(n) 在用?加熱的 MSC-EV（65°C 持續 2.5 小時）、耗盡的 MSC-EV（100 kDa 截止離心過濾）或未處理每個 Calu-3 細胞使用 10,000 個 EV 的相同起始劑量的 MSC-EV。*, p??p??p??p??ns，不顯著

研究表明 MSC-EV 的抗 SARS-CoV-2 作用是通過 EV 細胞相互作用介導的。

MSC-EV 誘導 SARS-CoV-2 感染的肺上皮細胞抑制病毒復制并減輕感染性病毒粒子的產生/釋放，但無法調節病毒進入過程。

對于機制的洞察力，研究人員預見到 MSC-EV 釋放功能性貨物以誘導 SARS-CoV-2 感染的肺上皮細胞的抗病毒防御狀態，至少部分是通過干擾素刺激基因 (ISG) 相關的先天免疫信號通路。

?從臨床角度來看，MSC-EVs 吸入療法會將 MSC-EVs 的抗 SARS-CoV-2 作用直接傳遞給受感染的呼吸道上皮細胞，同時具有抗炎和再生作用，以改善 COVID- 19 肺炎和急性呼吸窘迫綜合征。這項研究提供了證據，支持在 COVID-19 的無干細胞治療背景下進行 MSC-EV 研究。