干细胞外泌体治疗疾病

近年来，随着组织工程与再生医学的发展，干细胞作为优秀的种子细胞被广泛应用于再生医学各个领域，但依然存在着移 植后细胞存活率和再生能力下降、出现免疫排斥、监管等问题，因此很难普遍而安全地使用干细胞银行来进行再生医学应用。

干细胞的旁分泌作用自被发现以来，受到了极大的关注，越来越多的证据支持干细胞 以旁分泌方式活动的观点，尤其是外泌体的分泌对其生物学功能起着至关重要的作用。

外泌体是一类包载有生物活性分子如脂类、核酸、蛋白质等的膜性囊泡，直径大小约为30～150nm，是已知的最小的胞外囊泡。外泌体可由绝大多数类型的细胞分泌产生，如肿瘤细胞、内皮细胞等；亦可存在于血液、脑脊液及乳汁等体液中。与干细胞有着相类似的功能，在细胞通讯、免疫应答、修复组织损伤等方面有着不可忽略的作用。

目前在骨/软骨组织修复、神经组织再生、肝肾组织再生、肌肉组织修复、血管组织再生、味蕾再生、牙再生等领域也已开展了关于干细胞外泌体在组织工程与再生医学方面的临床前期研究。

外泌体的优点

外泌体来源丰富、收集简便。

外泌体稳定性高、可长期存储。

外泌体具有更好的安全性、可规避干细胞治疗风险。

外泌体是一种理想的载体。

外泌体应用范围广泛。

干细胞外泌体的临床前研究

软骨再生：Zhang等对大鼠骨软骨缺损处进行干细胞外泌体注射，术后在关节内注射人胚胎间充质干细胞外泌体100μg治疗，术后组织学分析结果表明，外泌体处理组透明软骨表面均一光滑，并与周围软骨融合充分；Zhang等在随后的介导的软骨修复机制研究中发现，间充质干细胞外泌体可通过增强软骨细胞增殖能力、减少细胞程序性死亡和介导免疫反应来实现软骨修复。

骨再生：Jia等从大鼠内皮祖细胞外泌体局部注射到大鼠牵张后胫骨间隙中，评价内皮祖细胞外泌体对骨再生和血管生成的影响，结果表明外泌体通过刺激血管生成，促进了牵张成骨这一过程中的骨再生。因此，外泌体可大大提高牵张成骨治疗骨缺损的质量和减少临床诊治所需的时间。

皮肤再生：Hu等研究表明，脂肪间充质干细胞外泌体可被成纤维细胞摄取内化，在外泌体作用下成纤维细胞有着优于对照组的增殖能力、迁移能力以及胶原生成能力。对患有皮肤缺损伤口的小鼠背部注射脂肪间充质干细胞外泌体，作为对照组，并以注射磷酸缓冲盐溶液作为阳性对照组。

该研究证实，脂肪间充质干细胞外泌体可以缩短小鼠皮肤切口创面愈合时间，并减少瘢痕形成，表明脂肪间充质干细胞外泌体在软组织伤口愈合过程中有着广阔的临床应用前景。

血管再生：间充质干细胞在诱导和促进血管生成中的作 用机制还有待于进一步的研究，但其外泌体很有可能参与了这一过程，相关研究表明使用不含有外泌体的条件培养基会使血管生成过程受到影响。随着进一步的研究探讨，发现血小板衍生生长因子或外泌体中的mRNA及miRNA与血管再生有着密切关系。

味蕾再生：口腔癌近年来发病人群持续增多，其中舌癌较为多见。Zhang等以大鼠舌缺损模型为研究对象，证明了将牙龈间充质干细胞或其外泌体与小肠黏膜下层细胞外基质联合可促进舌再生。

神经组织再生：越来越多的研究证实，外泌体对中风和神经损伤后的神经恢复有着非常重要作用。Zhang等对大鼠外伤性脑损伤后采用骨髓间充质干细胞产生的外泌体进行治疗，对脑损伤后的功能恢复十分有利，一方面促进血管重塑和神经轴突生长及突触发生，另一方面抑制神经炎症因子的产生。目前，大量动物实验表明外泌体在神经系统中具有较好的修复作用，如外泌体可应用于脊髓损伤、脑卒中等。

心肌再生：Bian等对 Wistar大鼠进行急性心肌梗死造模，造模成功后心肌内注射人骨髓间充质干细胞来源的外泌体，经血流动力学分析、心脏功能评价等发现外泌体可以改善大鼠的血流恢复，并缩小梗死面积。

肝脏组织再生：Tan等将间充质干细胞外泌体经脾内注射于药物性肝损伤小鼠模型，通过血清学及组织化学评价来评估肝损伤的治果，结果显示外泌体可以改善肝损伤；随后的对乙酰氨基酚（APAP）和过氧化氢（H2O2）体外肝损伤模型研究结果表明，外泌体可以通过诱导位于静止期（G0）的肝细胞在APAP或H2O2诱导损伤后重新进入细胞周期（G1），从而调节肝细胞的增殖；同时，外泌体也可以增强G1期转录因子的表达。肾脏组织再生：Zhou等建立了顺铂诱导的大鼠急性肾损伤模型，经肾包膜注射人脐带间充质干细胞外泌体，发现外泌体能够有效抑制大鼠肾小管细胞的程序性死亡，提高肾小管细胞的分裂能力，且能够逆转由顺铂导致产生的肾氧化应激。同时，相关机制 研究结果表明，外泌体主要通过激活细胞外调节蛋白激酶（ ERK1/2）信号通路来发挥其作用，使受损细胞重新恢复增殖能力，从而达到肾损伤的修复作用。

肺组织再生：Li等采用小鼠肺缺血再灌注模型和体外低氧复氧模型，利用原代小鼠肺内皮细胞研究间充 质干细胞外泌体是否能够减轻肺缺血再灌注损伤，结果表明外泌体可以减轻肺水肿和功能障碍，并减少炎症因子肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、白细胞介素-6等的释放，同时证实了外泌体可抑制肺上皮细胞内源性和外源性凋亡途径，改善细胞的程序性死亡，且依赖于miR-21-5p的表达。

通过浏览美国国立卫生研究院（NIH）临床试验网站，仅发现两项关于外泌体促进组织再生的临床试验正在开展中，一项是关于外泌体治疗脑卒中患者，另一项是关于外 泌体对黄斑裂孔的修复能力。

小结

干细胞外泌体目前在骨/软骨组织修复、神经组织再生、肝肾组织再生、肌肉组织修复、血管组织再生等领域均已进行了大量的临床前期研究， 展现了外泌体的再生潜能。

基于外泌体的治疗是一种很有前途的治疗手段，从干细胞中提取外泌体并加以纯化和储存，可以为未来各种疾病的治疗以及组织再生提供一种全新的治疗模式。当然，干细胞外泌体要真正应用于临床实践，还需要更多设计良好的临床前期实验和临床随机对照研究。