利用外泌體衍生的間質幹細胞的功效:再生醫學的新領域

利用外泌體衍生的間質幹細胞的功效:再生醫學的新領域

利用外泌體衍生的間質幹細胞的功效:再生醫學的新領域

          細胞外囊泡 (EV) 是奈米級脂質雙層囊泡,幾乎所有細胞類型都會分泌到細胞外環境。 EV 具有廣泛的生物學功能,包括參與體內平衡、癌症進展和發育。電動車可以根據其尺寸、生物起源和貨物分為不同類型。 EV 主要分為三種:外泌體(直徑 < 200 nm)、微泡(100-1000 nm)和凋亡小體(直徑 > 1000 nm)。

Fig.1 細胞外囊泡的不同特徵
圖片來源:唐 Y、週 Y、李 HJ。 doi:10.1186/s13287-021-02138-7 轉載於 知識共享許可

外泌體因其在細胞之間通訊和轉移重要分子貨物(如蛋白質、RNA 和脂質)的獨特能力而變得有趣。它們參與各種過程,近年來因其作為生物標記、藥物傳輸系統和治療劑的潛在應用而受到極大關注。作為生物標誌物,外泌體可以從體液中分離出來,並且可以分析其內容物以提供有關原始細胞的生理或病理狀態的資訊。外泌體具有封裝和遞送治療分子的能力,它們被認為是傳統藥物遞送系統的有前途的替代品。外泌體還具有用作治療劑的潛力,因為它們可以被設計為靶向特定細胞並遞送治療貨物來治療各種疾病,例如促進組織修復、調節免疫反應,甚至抑制癌細胞生長。  

 外泌體是極其微小的顆粒,需要特定的方法來分離它們。超速離心和超濾是分離外泌體最常使用的方法。也開發了免疫親和捕獲、沉澱和微流體等替代方法。然而,許多這些方法未能提供純且標準化的外泌體製備。

          儘管外泌體可以從多種來源分離出來,但源自間質幹細胞(MSC)的外泌體往往提供最大的治療和再生潛力。由間質幹細胞產生的外泌體表現出與間質幹細胞相似的生物學特性,透過封裝和遞送活性生物分子到受影響的細胞和組織來繼承促進組織再生的特性。許多研究也報告道,光是外泌體就發揮了間質幹細胞的治療效果。所以, 間質幹細胞衍生的外泌體 被認為是治療心血管、神經和腎臟疾病等多種疾病的優異無細胞治療方法。

值得注意的是,不同來源的間質幹細胞的生物特性可能有所不同。例如,人類脂肪來源的 MSC 外泌體具有修復和再生組織以及控制血管生成、發炎、移植排斥、皮膚癒合和免疫系統的能力,而來自人類臍帶來源的 MSC 的外泌體在以下方面更有效:促進骨化、新血管形成和神經再生。另一方面,骨髓來源的間質幹細胞外泌體可以阻止多發性骨髓瘤細胞和膠質母細胞瘤的生長。

Fig.2 臨床前試驗中的間質幹細胞衍生的外泌體療法
圖片來源:Nikfarjam S、Rezaie J、Zolbanin NM、Jafari R. doi:10.1186/s12967-020-02622-3 轉載於 知識共享許可

          儘管外泌體在治療應用上具有前景,但 一些挑戰 為了將它們用於臨床試驗,需要克服這些問題。從源材料中分離和純化外泌體是最大的挑戰之一,因為外泌體很小且尺寸不均勻,其他細胞外囊泡和非囊泡顆粒可能會污染製劑。另一個挑戰是外泌體的表徵和定量缺乏標準化。外泌體通常根據其生物學和物理特性進行分類。然而,變異性和大小波動使得很難分離高品質、標準化的外泌體,因為它們缺乏外泌體特異性的特徵。外泌體的低產量也帶來了另一個問題,使其不足以用於臨床應用。另一個挑戰是這些外泌體中內容物的包裝,因為目前尚不清楚裝載機制及其一致性。外泌體也被證明對某些細胞類型具有天然趨向性,但對其進行工程改造以進行標靶遞送的能力仍然是一個正在發展的研究領域。總之,需要標準化的方案和方法來克服這些問題,以便在臨床治療中使用外泌體。


參考

  1. 多伊爾 LM, 王明澤.細胞外囊泡及其起源、組成、目的以及外泌體分離和分析方法的概述。細胞。 2019; 8(7):727。 https://doi.org/10.3390/cells8070727
  2. 唐Y,週Y,李HJ。間質幹細胞外泌體的進展:綜述。幹細胞研究。 2021 年; 12(1): 71.doi:10.1186/s13287-021-02138-7
  3. Nikfarjam S,Rezaie J,Zolbanin NM,Jafari R.間質幹細胞衍生的外泌體:轉化醫學的現代方法。翻譯醫學雜誌。 2020; 18(1): 449.doi:10.1186/s12967-020-02622-3
  4. Hussen BM、Faraj GSH、Rasul MF 等人。克服使用外泌體作為癌症治療藥物載體的主要挑戰的策略。癌細胞國際。 2022 年; 22(1): 323.doi:10.1186/s12935-022-02743-3
  5. 程Y,曾Q,韓Q,夏W。pH、溫度和凍融對外泌體數量變化和細胞攝取的影響。蛋白質細胞。 2019; 10(4):295-299。 doi:10.1007/s13238-018-0529-4

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