外泌體霧化吸入法治療多種肺部疾病

該藥物通過鼻腔吸入形式,利用外泌體加靶向蛋白修復(fù)被新冠肺炎損傷的肺部,抑制免疫系統(tǒng)風(fēng)暴,從而系統(tǒng)性的治療新冠肺炎病毒對(duì)肺部的損傷。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，慢阻肺（COPD）是位于心血管疾病、腦血管疾病和急性呼吸道感染之后，與艾滋病并列的全球第四大死亡原因，而到2020年將可能成為全球第三大死亡原因。在我國(guó)，目前慢阻肺患者約有1億人，約占全世界慢阻肺患者人數(shù)的25%。

同時(shí)，我國(guó)每年有為2萬例左右的塵肺新患者出現(xiàn)。一旦造成損害，就無法逆轉(zhuǎn)。治療的重點(diǎn)是緩解癥狀和減緩疾病的進(jìn)展，而醫(yī)學(xué)界正在尋找一種永久的解決辦法。

肺臟本身的疾病或全身性疾病的肺部表現(xiàn)。呼吸系統(tǒng)由呼吸道（鼻、咽、喉、氣管和各級(jí)支氣管）和肺泡組成。

肺臟是呼吸系統(tǒng)的主要器官，肺部疾病屬于呼吸系統(tǒng)疾病。人體為了完成新陳代謝需要不斷從空氣中攝取氧氣和排出二氧化碳（氣體交換），這種氣體交換稱呼吸。

肺與外界環(huán)境的氣體交換和肺換氣──肺泡與血液之間的氣體交換稱外呼吸（亦叫肺呼吸），氣體經(jīng)過血液運(yùn)輸?shù)竭_(dá)組織后血液與組織細(xì)胞或組織液之間的氣體交換稱內(nèi)呼吸（亦叫組織呼吸）。

故肺臟與心血管系統(tǒng)有著密切的聯(lián)系。肺臟除了主管呼吸功能外還具備非呼吸性的防御、免疫及內(nèi)分泌代謝功能。

《自然》旗下的Nature Communications2020年2月在線發(fā)表的一項(xiàng)研究，為肺纖維化患者提供了一種潛在的無創(chuàng)治療手段。來自北卡羅萊納州立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告，利用霧化吸入的方式輸送肺干細(xì)胞分泌物，可幫助小鼠和大鼠修復(fù)肺纖維化所致的肺損傷。

研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了肺球細(xì)胞來源的肺干細(xì)胞（Lung Spheroid Cells，簡(jiǎn)稱LSC），利用干細(xì)胞強(qiáng)大的增殖分化和旁分泌能力讓肺組織再生。這種潛在的干細(xì)胞療法獲得FDA批準(zhǔn)正在北卡羅來納大學(xué)醫(yī)院展開一期臨床試驗(yàn)。

研究發(fā)現(xiàn)，LSC主要通過其細(xì)胞分泌組來發(fā)揮治療作用。細(xì)胞分泌組是LSC釋放到細(xì)胞外的各種生物活性產(chǎn)物，包括外泌體和其他可溶性細(xì)胞因子。

如果可以使用有效的分泌產(chǎn)物代替實(shí)際細(xì)胞，在保留干細(xì)胞的治療益處同時(shí)，還可以減少潛在的安全問題。

于是，研究人員在此次新工作中收集了LSC分泌組和外泌體，驗(yàn)證其治療肺纖維化的可行性。

他們分別通過給小鼠氣管灌注化學(xué)物質(zhì)博萊霉素（bleomycin）直接引起細(xì)胞損傷，以及用二氧化硅顆粒模擬塵肺，誘導(dǎo)出兩種不同類型的肺纖維化。

隨后，研究人員設(shè)計(jì)了噴霧裝置，讓動(dòng)物將LSC分泌組（LSC-Sec）或是外泌體（LSC-Exo）吸入肺部。此外，研究人員還以另一種干細(xì)胞的分泌產(chǎn)物，即來源于間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）的分泌組或外泌體作為對(duì)照的治療藥物。

結(jié)果表明，在博萊霉素誘導(dǎo)的小鼠肺纖維化模型中，相比生理鹽水對(duì)照，吸入LSC分泌組治療后，肺纖維化減少近50%，并與健康組無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，幾乎達(dá)到了完全緩解。這一效果比MSC的分泌組更好，后者僅減少了32.4%。

而在二氧化硅誘導(dǎo)的塵肺肺纖維化小鼠模型中，LSC外泌組治療后的肺纖維化減少了26%，也優(yōu)于MSC外泌組（16.9%）的治療效果。

▲吸入LSC-Sec讓小鼠的肺纖維化顯著緩解（圖片來源：參考資料[1]）

這一結(jié)果在另兩組大鼠模型中進(jìn)一步得到了驗(yàn)證。此外，科研人員發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)使用LSC外泌體吸入治療具有與LSC全分泌組類似的效果，但全分泌組吸入仍然是更有效的治療方法。

發(fā)現(xiàn)肺干細(xì)胞釋放的分泌組具有與干細(xì)胞治療肺纖維化類似的治療效果，可能是一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)，對(duì)其他許多正在開發(fā)的干細(xì)胞治療產(chǎn)品具有借鑒意義。

分泌組里所含的細(xì)胞因子和微小RNA可能起到了調(diào)控肺部的炎癥和纖維化通路的作用。”

▲LSC分泌的外泌體和可溶性因子調(diào)節(jié)肺纖維化（圖片來源：參考資料[1]）

這項(xiàng)研究表明，LSC分泌組和外泌體在減少受損肺纖維化組織和肺部炎癥方面比間充質(zhì)干細(xì)胞MSC更有效，鑒于該療法在多種肺纖維化和炎癥模型中的有效性，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃將該研究擴(kuò)展到更多的肺部疾病，包括慢性阻塞性肺病（COPD）、急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）和肺動(dòng)脈高壓（PH）。

當(dāng)然我們也知道，在動(dòng)物模型中有神奇療效的藥物，要轉(zhuǎn)化為治療人類患者的療法，還需要開展臨床試驗(yàn)來評(píng)估。

好消息是，該團(tuán)隊(duì)發(fā)起成立的BreStem Therapeutics公司正在提交多個(gè)針對(duì)分泌組和外泌體治療肺部疾病的新藥臨床申請(qǐng)（IND），推動(dòng)這一霧化治療的臨床轉(zhuǎn)化。我們期待聽到更多好消息。

間充質(zhì)細(xì)胞外囊泡霧化吸入法治療肺部疾病

2021年8月，瑞金醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科瞿介明教授團(tuán)隊(duì)團(tuán)隊(duì)首次驗(yàn)證經(jīng)霧化吸入異體人源間充質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞外囊泡在臨床應(yīng)用中的可行性及安全性，相關(guān)研究成果刊發(fā)在國(guó)際頂級(jí)權(quán)威雜志Journal of Extracellular Vesicles（IF：25.841）上。

該團(tuán)隊(duì)，基于前期多年針對(duì)異體間充質(zhì)細(xì)胞及其細(xì)胞外囊泡在難治性肺部疾病中的臨床前研究探索，進(jìn)一步針對(duì)臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用中的給藥途徑層面開拓了新的方向，為推進(jìn)霧化MSC-EVs在難治性肺部疾病中的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供了有力的證據(jù)。

（一）霧化吸入MSC-EVs在小鼠肺損傷模型中可發(fā)揮治療作用

通過DiR標(biāo)記的MSC-EVs觀察其霧化吸入后在體內(nèi)的生物分布，發(fā)現(xiàn)肺部的熒光強(qiáng)度在霧化后24小時(shí)達(dá)到峰值，后逐漸降低，28天后基本消失。

進(jìn)一步在細(xì)菌所致的小鼠肺損傷模型中，觀察到霧化吸入MSC-EVs可降低肺部炎癥水平并減輕肺組織病理損傷程度，并可顯著提高96小時(shí)生存率。

同時(shí)觀察到霧化吸入MSC-EVs在小鼠肺損傷模型中的劑量-反應(yīng)效應(yīng)：在2×10*5至2×10*6粒子數(shù)的治療劑量范圍內(nèi)，劑量越高，治療效果越好，但在超過2×10*6粒子數(shù)的高劑量組中，劑量與療效呈負(fù)相關(guān)，從而表明適當(dāng)?shù)膭┝渴荕SC-EVs發(fā)揮治療效應(yīng)的前提條件。

（二）霧化吸入MSC-EVs在健康志愿者臨床應(yīng)用中耐受良好

干細(xì)胞與外泌體小結(jié)：

外泌體是機(jī)體微環(huán)境中的重要組分，參與呼吸系統(tǒng)疾病、腫瘤及其他疾病的發(fā)生與發(fā)展。與傳統(tǒng)生物標(biāo)志物相比，外泌體具有廣泛性穩(wěn)定性及可修飾性的優(yōu)勢(shì)，可以更好地反映機(jī)體狀態(tài)，目前已有多種疾病的外泌體臨床研究，隨著外泌體研究的深入，其有望成為呼吸系統(tǒng)疾病預(yù)測(cè)、治療和病情評(píng)估的新途徑。

干細(xì)胞來源的外泌體具有干細(xì)胞的再生修復(fù)功能，且具有低免疫原性、無致畸性、耐低溫、易于運(yùn)輸和保存的優(yōu)勢(shì)，作為無細(xì)胞的干細(xì)胞治療技術(shù)為呼吸系統(tǒng)疾病帶來新的方向。

參考文獻(xiàn)：

Preclinical efficacy and clinical safety of clinical-grade nebulizedallogenic adipose mesenchymal stromal cells-derived extracellular vesicles