MSC 外泌體簡介
創(chuàng)傷、疾病、衰老或先天性缺陷造成的組織損傷是臨床常見的重大問題，基于此，興起了“再生醫(yī)學(xué)”的概念。
再生醫(yī)學(xué)，旨在通過修復(fù)、替換或再生受損的組織和器官來解決上述臨床問題。
在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，干細(xì)胞由于具有自我更新和分化成特殊細(xì)胞類型的能力是首當(dāng)其沖的核心手段。尤其是間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）已成為基于干細(xì)胞的療法的主要產(chǎn)品。
然而，MSC的臨床使用面臨一些風(fēng)險(xiǎn)。比如，MSC的可能出現(xiàn)靜脈輸注毒性；如果增殖和分化失調(diào)，可以形成異位組織和腫瘤。
因此，作為一種替代方法，使用源自MSC的外泌體進(jìn)行再生療法，就越來越“吃香”！
外泌體可以從人體的大多數(shù)細(xì)胞（包括 MSC）中釋放，存在于所有體液中，如血液、尿液、唾液、滑液、膽汁、母乳、羊水和精液。
MSC衍生的外泌體與來自其他細(xì)胞類型的外泌體一樣，通過將蛋白質(zhì)、mRNA和調(diào)節(jié)性 microRNA （miRNA） 以及其他旁分泌介質(zhì)（如細(xì)胞因子和生長因子）轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞。
它們可以通過多種機(jī)制促進(jìn)組織修復(fù)。將再生因子和遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行重新編程；調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和炎癥，創(chuàng)造一個(gè)促進(jìn)再生的微環(huán)境；此外，刺激常駐干細(xì)胞和祖細(xì)胞以增強(qiáng)內(nèi)源性修復(fù)過程。
因此，它們可以模擬和復(fù)制 MSC 的生物學(xué)功能，并且可以作為更安全的、基于 MSC 的無細(xì)胞治療方法。
關(guān)于外泌體請(qǐng)閱讀：
MSC 外泌體，皮膚傷口愈合
慢性皮膚傷口是臨床很難搞的癥狀，使用MSC或其分泌的外泌體的再生策略有望通過各種機(jī)制促進(jìn)傷口愈合。
MSC來源的外泌體可通過調(diào)節(jié)性miRNA來調(diào)節(jié)慢性傷口中的炎癥反應(yīng)。如，通過miR-21、miR-146a和miR-181等miRNA來調(diào)節(jié)下游炎癥基因，從而促進(jìn)抗炎M2巨噬細(xì)胞極化并抑制M1巨噬細(xì)胞。這有助于解決阻礙愈合的長期炎癥。
除調(diào)節(jié)炎癥和上皮化外，MSC外泌體還可以加強(qiáng)愈合過程的另外兩個(gè)關(guān)鍵：血管生成和膠原蛋白/ECM 重塑。
多項(xiàng)研究證實(shí)，當(dāng)應(yīng)用于皮膚傷口模型時(shí)，來自誘導(dǎo)多能、脂肪或其他 MSC 來源的外泌體會(huì)刺激膠原蛋白合成和血管生成。
MSC外泌體還可以與生物材料結(jié)合時(shí)，促進(jìn)受損傷口的全面再生。進(jìn)一步優(yōu)化外泌體生產(chǎn)、貨物和載體可以實(shí)現(xiàn)有效的臨床轉(zhuǎn)化。
MSC 外泌體 VS 骨缺損再生
由創(chuàng)傷或疾病引起的骨缺損可以使用骨移植物通過手術(shù)治療。
自體移植物因其骨誘導(dǎo)和骨傳導(dǎo)特性而被認(rèn)為是金標(biāo)準(zhǔn)，但它們存在感染風(fēng)險(xiǎn)。
合成支架與間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC）相結(jié)合是一種很有前途的替代方案。
盡管基于 MSC 的組織工程對(duì)骨再生有效，但同樣存在一定局限性，包括培養(yǎng)過程中的表型變化、低細(xì)胞遞送和存活率。
因此，使用外泌體進(jìn)行替代是一個(gè)可行的解決方案。。
來自骨組織細(xì)胞的外泌體（如MSC、成骨細(xì)胞）可以調(diào)節(jié)成骨和骨重塑。通過調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)的特異性miRNA誘導(dǎo)MSC的成骨分化。
外泌體miRNA還刺激成骨細(xì)胞增殖和血管生成。
將MSC外泌體固定在支架上可實(shí)現(xiàn)持續(xù)釋放，通過骨誘導(dǎo)和MSC募集促進(jìn)骨再生。
此外，MSC外泌體具有免疫調(diào)節(jié)作用，通過抑制促炎因子TNF-α和IL-1β以及增加抗炎因子TGF-β來促進(jìn)骨折愈合。
總之，外泌體通過無細(xì)胞方法刺激成骨、血管生成和骨重塑，以增強(qiáng)骨缺損修復(fù)。
MSC 外泌體 VS 軟骨再生
由于軟骨的內(nèi)在自我修復(fù)能力差，由損傷或骨關(guān)節(jié)炎引起的軟骨缺損構(gòu)成了重大的臨床挑戰(zhàn)。
軟骨的無神經(jīng)性意味著損傷無法通過大多數(shù)組織的典型傷口愈合機(jī)制進(jìn)行修復(fù)。軟骨中的低細(xì)胞性和缺乏干細(xì)胞池意味著內(nèi)在的再生能力有限。
目前的治療方法，如微骨折和自體軟骨細(xì)胞植入，已經(jīng)顯示出一些療效，但不是最佳解決方案。
使用MSC相關(guān)的再生策略已成為一種很有前途的軟骨修復(fù)替代方案。這其中MSC外泌體可以通過多種機(jī)制刺激軟骨修復(fù)和再生。
首先，它們可以增強(qiáng)軟骨細(xì)胞的遷移、增殖和基質(zhì)合成，從而直接再生軟骨；其次，它們可以抑制骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。
MSC 外泌體已被探索為獨(dú)立注射或與生物材料支架聯(lián)合使用，以改善定位和保留。
水凝膠和3D打印基質(zhì)等支架提供結(jié)構(gòu)支撐，并且可以模擬天然軟骨細(xì)胞外基質(zhì)環(huán)境。從這些支架中持續(xù)釋放外泌體可能有助于在較長時(shí)間內(nèi)發(fā)揮生物效應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)功能性軟骨修復(fù)。
MSC 外泌體和皮膚美容
如上所述，MSC外泌體具有獨(dú)特的細(xì)胞增殖、再生和傷口愈合能力。
由于這些特性，MSC外泌體可以在痤瘡愈合過程中的皮膚年輕化、皮膚微環(huán)境和傷口修復(fù)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。
皮膚衰老研究證明，干細(xì)胞衍生的外泌體對(duì)減少皮膚老化至關(guān)重要。外泌體可以減少人真皮成纖維細(xì)胞的衰老，從而維持皮膚膠原蛋白的水平。（請(qǐng)參考《》）
除了減少衰老外，干細(xì)胞來源的外泌體在傷口愈合中起著至關(guān)重要的作用，尤其是對(duì)于無痕愈合的使用。
源自人類脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞的外泌體可以調(diào)節(jié)無痕愈合相關(guān)的因子，從而有助于無疤痕恢復(fù)。原理和皮膚傷口愈合一樣。
MSC 外泌體載藥
天然的外泌體可以包裝各種生物活性分子，包括有助于其生物效應(yīng)的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、mRNA和microRNA。
從藥物設(shè)計(jì)的角度，可以設(shè)計(jì)具有特定功能的藥物載體的外泌體，從而實(shí)現(xiàn)不同再生的臨床應(yīng)用。
如，在MSC中過表達(dá)特定的microRNA可以將這些miRNA的水平提高加載到分泌的外泌體中。過表達(dá)miR-375的MSC被證明可以將miRNA包裝到外泌體中，提高了它們?cè)谛呐K修復(fù)模型中的療效
同樣，用藥物或生長因子處理MSC會(huì)得到更高濃度的外泌體。
使用電穿孔、超聲處理和合成脂質(zhì)體開發(fā)加載siRNA、mRNA 甚至其它藥物的外泌體工程方法正在開發(fā)中。
使用電穿孔技術(shù)在MSC外泌體中加載針對(duì)靶基因的外源siRNA，可以成功遞送siRNA和沉默基因。
將化療藥物直接包裝到腫瘤細(xì)胞來源的外泌體中，可以在體內(nèi)將靶向藥物遞送到癌細(xì)胞。
MSC 外泌體分離的挑戰(zhàn)
外泌體分離過程有多個(gè)步驟，這些工藝步驟都基于外泌體特征的特征，如密度、形狀、大小和表面蛋白。
這些技術(shù)步驟包括差速超速離心、大小分子篩、免疫親和捕獲、外泌體沉淀和微流體技術(shù)的技術(shù)等。
其中，超速離心被認(rèn)為是外泌體分離的金標(biāo)準(zhǔn)方法。
但是，目前的臺(tái)式離心技術(shù)，如超速離心和密度梯度，在外泌體純度、完整性和產(chǎn)量方面存在局限性，無法獲得足夠的外泌體用于臨床應(yīng)用。
因此，外泌體的分離在工藝上存在較大的挑戰(zhàn)。這包括，長時(shí)間的超速離心會(huì)因?yàn)檫^高的離心力破壞外泌體；使用抗體捕獲外泌體的免疫親和方法成本高昂，產(chǎn)量低等.
一些新的技術(shù)需要被探索和嘗試，如切向流過濾、聚合物沉淀、微流體 和靜水透析等。
總體而言，外泌體的分離和生產(chǎn)仍需要?jiǎng)?chuàng)新的工程解決方案來實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展、可重復(fù)的外泌體分離，同時(shí)保持治療活性。
MSC 外泌的存儲(chǔ)
研究表明，與液體儲(chǔ)存相比，凍干（冷凍干燥）可以顯著延長外泌體的保質(zhì)期。
凍干的MSC外泌體在-20°C下儲(chǔ)存時(shí)，可保持結(jié)構(gòu)完整性和生物活性至少6個(gè)月。在 4°C 的 PBS 中冷藏可保持外泌體質(zhì)量長達(dá) 7 天，而在 -20°C 或 -80°C 下冷凍可使完整的外泌體保存至少 90 天。
和細(xì)胞相比之下，MSC的效力在冷藏后 1-3 天內(nèi)下降，冷凍后 7-14 天內(nèi)下降。
此外，外泌體比細(xì)胞更耐受凍融循環(huán)。反復(fù)解凍和再冷凍使外泌體顆粒數(shù)量僅減少了13%，而細(xì)胞活力損失了61%。
這些新興的穩(wěn)定性研究表明，外泌體療法有望克服細(xì)胞產(chǎn)品儲(chǔ)存和保質(zhì)期的限制。
從這個(gè)角度，外泌體在使用場景上比單純的MSC細(xì)胞策略，更具有穩(wěn)定性、可操作性和成本可控性。
熱門跟貼