近年來，對外泌體信號傳導的研究在大幅增長，成為干細胞領域研究和產業化的熱點。可以說，細胞之間的大部分信號傳導是通過各種細胞外囊泡（包裝在膜內的分子集合）即外泌體等傳輸完成的。

外泌體就是這樣一種囊泡。起源細胞產生外泌體，將它們釋放到人體微環境中，其他細胞在它們到達時接受它們。被接受的外泌體的內容然后繼續影響細胞機制和活動。

大量的研究發現，大多數干細胞療法的有益效果是由外泌體的信號傳導而不是由移植細胞的任何其他作用介導的，因此原則上應該可以取消細胞并僅基于外泌體信號進行治療。

在短期內，可以通過基因編輯等技術相結合，從細胞培養物中收獲所需要的外泌體來實現，而從長遠來看，直接制造和傳遞特定的所需信號分子可能會成為主要方法。

這里提到的研究僅在細胞培養中進行，但它是一個可行的案例，說明可能通過外泌體的傳遞獲得對細胞行為的影響程度。

如果可以通過從干細胞中獲取的外泌體來實現許多組織類型中的細胞進行更大的再生和更大的逆境恢復能力，那么這無疑足以支持廣泛的潛在療法。

源自人類誘導多能干細胞的外泌體改善皮膚成纖維細胞的老化

作為人體衰老過程的結果，皮膚產生生理變化。皮膚老化有兩種基本類型，即內在老化和外在老化。

內在老化是由基因決定的，這表明隨著時間的推移它不可避免地發生。許多研究表明，表觀遺傳變化機制是內在衰老的更重要途徑，而不是遺傳影響。另一方面，吸煙、空氣污染、營養不均衡等外在因素會導致外在衰老。

其中，紫外線照射是造成外在老化的最重要原因。因此，紫外線照射引起的皮膚損傷被稱為“光老化”。光老化的特征是不規則色素沉著、干燥、發黃、粗糙、癌前病變和皮膚癌。相比之下，內在皮膚老化的特征是失去彈性和細皺紋，而不是由于光老化而產生的皺紋。

成纖維細胞是構成皮膚真皮的主要細胞類型，負責合成原膠和彈性纖維等結構成分。隨著衰老，成纖維細胞失去其增殖和合成膠原蛋白的能力，膠原蛋白是皮膚真皮的主要細胞外基質 (ECM) 成分。

另一方面，各種類型的基質降解金屬蛋白酶 (MMP) 在老化的成纖維細胞中的表達上調。年齡的改變影響皮膚真皮成纖維細胞的數量和增殖，減少膠原蛋白的合成和修復，并加速MMPs對現有皮膚基質的降解，從而降低皮膚的再生能力。

誘導多能干細胞（iPSC）作為諾獎技術已被廣泛用于疾病研究、細胞治療和組織再生等領域。最近，幾項臨床前和臨床研究表明，干細胞移植有助于傷口修復和再生。然而，移植干細胞的旁分泌作用被認為在治療效果中起著至關重要的作用。

誘導多能干細胞來源的外泌體加速皮膚細胞增殖

誘導多能干細胞來源的外泌體對皮膚傷口愈合的影響

在這項”Effects of exosomes derived from the induced pluripotent stem cells on skin wound healing(誘導多能干細胞來源的外泌體加速皮膚細胞增殖)”的研究中，研究人員使用動物模型研究了誘導多能干細胞衍生外泌體（ iPSC-Exos） 對皮膚傷口愈合的影響。

科研人員從 iPS 細胞培養基中分離出 iPSC-Exos。從未使用的 iPS 細胞培養基 (MSC-Exos) 中分離對照外泌體。首先觀察了分離的外泌體的形態特征并檢查了表面抗原的表達。還分析了這些外泌體對成纖維細胞遷移反應和增殖的影響。

此外，使用糖尿病潰瘍模型，研究了 iPSC-Exos 和 間充質干細胞來源的外泌體（MSC-Exos） 對皮膚傷口愈合的影響。結果發現與 iPSC-Exos 共培養的成纖維細胞的遷移能力顯示出高于與 MSC-Exos 共培養的細胞的遷移能力，如使用劃痕試驗所證明的。

皮膚傷口愈合模型結果表明，與在 MSC-Exo 組中觀察到的相比，iPSC-Exos 的給藥導致更快的傷口閉合（如上圖）。

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總之，這里獲得的結果表明，iPSC-Exos 可能在體外和體內促進成纖維細胞的遷移，表明使用 iPS-Exos 治療糖尿病潰瘍、傷口愈合和皮膚再生的可能性。

更多研究報道顯示，干細胞分泌多種細胞因子，促進真皮成纖維細胞的增殖和 ECM 分子的合成。此外，在探索從干細胞分泌的外泌體在這些旁分泌作用中的作用方面也取得了進展。外泌體是大多數細胞類型分泌的小膜脂囊泡（直徑 30-120 nm）。

外泌體包含功能性信使 RNA (mRNA) 和微小 RNA (miRNA)，以及源自宿主細胞的幾種蛋白質。一些證據還表明，外泌體中存在幾類長鏈非編碼 RNA（lncRNA）。由于 lncRNA 具有通過與特定基因組位點結合并招募表觀遺傳調節因子（例如染色質重塑復合物）來誘導表觀遺傳修飾的功能，因此從一個細胞分泌的外泌體也可能在受體細胞中誘導表觀遺傳修飾。

源自人類誘導多能干細胞的外泌體治療皮膚老化

干細胞及其旁分泌因子已成為再生醫學的一種資源。許多研究表明，成體干細胞分泌的旁分泌因子（如外泌體）對皮膚老化具有有益作用。

在這項研究中（上圖，Exosomes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells Ameliorate the Aging of Skin Fibroblasts），研究人員從人類誘導多能干細胞 (iPSCs) 的條件培養基中收集外泌體，并研究了其對衰老人類真皮成纖維細胞 (HDFs) 的影響。細胞增殖和活力由 MTT 測定確定，細胞遷移能力由劃痕測定和 transwell 遷移測定顯示。

為了誘導光老化和自然衰老，HDFs 被 UVB (315 nm) 照射并分別傳代超過 30 代。通過定量實時 PCR (qPCR) 評估某些 mRNA 的表達水平。衰老相關的 β-半乳糖苷酶 (SA-β-Gal) 活性被評估為自然衰老的標志物。

結果發現源自人類 iPSCs 的外泌體（iPSCs-Exo）在正常條件下刺激了 HDFs 的增殖和遷移。用 iPSCs-Exo 預處理可抑制 UVB 照射引起的 HDF 損傷和基質降解酶 (MMP-1/3) 的過度表達。 iPSCs-Exo 還增加了光老化 HDF 中 I 型膠原蛋白的表達水平。

此外，還證明 iPSCs-Exo 顯著降低了 SA-β-Gal 和 MMP-1/3 的表達水平，并恢復了衰老 HDF 中 I 型膠原蛋白的表達。總之，預計這些結果表明 iPSCs-Exo 具有治療皮膚老化的潛力和廣闊的應用前景。

最近，越來越多的研究表明，誘導多能干細胞 (iPSC) 和 iPSC 衍生細胞除了轉分化能力外，還主要通過旁分泌機制顯示出治療效果。外泌體已成為 iPSC 通過生物活性成分修復受損細胞的重要旁分泌因子。iPSC 來源的外泌體在各種疾病模型上的動物報告越來越多，例如在心臟、四肢、肝臟、皮膚、骨骼、眼睛和神經系統疾病等。本綜述旨在總結 iPSC 衍生的外泌體對各種疾病模型的治療作用及其特性，如血管生成、細胞增殖和抗凋亡，以期提高其在臨床應用和功能恢復中的潛在作用。

參考文獻：Effects of exosomes derived from the induced pluripotent stem cells on skin wound healing，Nagoya J Med Sci. 2018 May; 80(2): 141–153.