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新综述:间充质干细胞外泌体有潜力治疗癌症及衰老相关等疾病

来源:博雅

日期: 2022.02.23

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近日,学者在国际期刊《Biotechnology Reports 》发表综述,详细介绍了间充质干细胞来源外泌体在癌症及衰老相关疾病的治疗研究中的最新进展,从外泌体的来源和组成、药物传递效果、免疫调节特性、肿瘤治疗以及延缓衰老等方面的应用进行阐述,认为间充质干细胞外泌体有潜力成为一种新兴的肿瘤治疗方案,以及成为抗衰老研究的新风向。

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间充质干细胞外泌体

未来医疗的新风口


近年来,在再生医学领域中间充质干细胞(MSCs)已广泛应用,许多研究都证实,MSCs的作用机理之一是其在组织微环境中以外泌体的形式分泌旁分泌因子。目前,间充质干细胞外泌体已成为了医疗领域的新研究热点。


外泌体可以定义为细胞的动态生物成分,除了细胞间的通讯和分子货物的跨细胞运输外,外泌体还参与了一系列维持细胞内稳态的功能,这包括通过影响肿瘤微环境(TME)、血管生成、转移和免疫系统调节来影响肿瘤的发生等。


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外泌体可以来自骨髓、脐带、胎盘、脂肪组织和成纤维细胞等。利用外泌体进行治疗研究,由于没有细胞体的转入、转化或损伤,因此可以避免对受体细胞或靶组织产生不良影响。近年来,间充质干细胞衍生的外泌体在椎间盘退行性变、癌症、心血管疾病和肝纤维化等疾病治疗中均有涉及[1],并且取得了积极进展!


干细胞外泌体作为肿瘤抑制剂

一种新兴的抗肿瘤方案


既往研究发现,外泌体作为一把双刃剑,既可促进肿瘤细胞增殖,也可抑制肿瘤细胞增殖,因此,如何使得外泌体为我们所用,成为一种新型抗肿瘤方案是当下的研究重点。


目前,来源于正常人间充质干细胞的外泌体已被证明可以避免卡波西肉瘤、卵巢肿瘤和肝癌细胞系的增殖和促进其凋亡。关于其中的机制,目前尚处于研究的起步阶段,一些结果表明,间充质干细胞衍生的外泌体可能在肿瘤微环境内提供了一个重要的细胞间通讯媒介,并通过转移抗血管生成分子来抑制肿瘤血管生成过程。


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图片来自文献[1]


外泌体是天然的纳米级脂质双层组合物,其免疫原性较低,生物相容性较好,是药物递送的绝佳选择。


目前许多研究正尝试将间充质干细胞外泌体与化疗药物相结合,充分发挥二者功效,以精准狙击肿瘤细胞。


现有证据支持,在动物模型中,外泌体联合化疗药物递送比游离化疗药物更能增强抗肿瘤效果。例如,一种名为阿霉素的化疗药物,用于治疗血液恶性肿瘤和其他肿瘤。在小鼠模型上的活体实验表明[2],与脂质体传递或游离阿霉素相比,外泌体包裹的阿霉素显著缩小了结肠腺癌的肿瘤大小。


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图片来自文献[2]


干细胞外泌体

抗衰老研究的新风向


衰老是人一生必然要经历的过程,随着科技的发展以及人们生活水平的提升,如何延缓衰老成为人人关注的话题。皮肤作为人体最外层的器官,它的衰老最受到人们的在意。


皮肤衰老是由于内部因素及外部遗传因素引起真皮成纤维细胞增殖的改变,增加基质金属蛋白酶(MMP)对现存皮肤的降解,减少其修复以及抑制胶原合成,进一步降低皮肤再生能力。


研究发现[3]用干细胞分泌的外泌体进行处理可防止真皮成纤维细胞(HDF)的损伤并降低由紫外线辐射触发的 MMP 的高表达。此外,还观察到 1 型胶原蛋白表达水平的恢复。这些发现共同彰显了干细胞衍生的外泌体在治疗皮肤衰老方面的巨大潜力。


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图片来自文献[3]


除了皮肤老化这一外在表现,衰老同时伴随着内在多器官系统功能的退化,心血管系统便是其中最常受累的一部分,如常见的心衰,心梗,高血压及动脉粥样硬化等疾病。


干细胞凭借其强大的再生,抗炎及免疫调节等特性在这些疾病中备受关注。对于心脏疾病,间充质干细胞衍生的外泌体具有抗炎、抗心脏重塑及促进心肌细胞再生的作用。对于动静脉等脉管系统,间充质干细胞衍生的外泌体具有促进新生血管形成及抑制旧血管重塑的作用[4]

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图片来自文献[4]


干细胞外泌体

下一代靶向药载体


干细胞分泌的外泌体是近年来的一大研究热点,不仅在癌症及衰老相关疾病中显示出有益作用,同时在骨与软骨再生,伤口愈合等方面同样硕果累累。


目前,有多项相关临床试验已经起步,有些研究正在验证干细胞外泌体治疗疾病的安全性与有效性,有些在探讨优化外泌体的分离、运输及保存等流程。


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未来,外泌体可能代表了下一代靶向给药工具,通过与不同药物结合,可实现药物精准靶向病灶,为精准个性化治疗提供更加高效的新工具。


相信随着研究的进一步深入,外泌体必定会实现其造福人类的使命!

参考文献:

[1]Muralikumar M, Manoj Jain S, Ganesan H, Duttaroy AK, Pathak S, Banerjee A. Current understanding of the mesenchymal stem cell-derived exosomes in cancer and aging. Biotechnol Rep (Amst). 2021;31:e00658. Published 2021 Jul 12.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34377681/

[2] Bagheri E, Abnous K, Farzad SA, Taghdisi SM, Ramezani M, Alibolandi M. Targeted doxorubicin-loaded mesenchymal stem cells-derived exosomes as a versatile platform for fighting against colorectal cancer. Life Sci. 2020;261:118369.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32882265/

[3] Oh M, Lee J, Kim YJ, Rhee WJ, Park JH. Exosomes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells Ameliorate the Aging of Skin Fibroblasts. Int J Mol Sci. 2018;19(6):1715. Published 2018 Jun 9.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29890746/

[4] Huang L, Ma W, Ma Y, Feng D, Chen H, Cai B. Exosomes in mesenchymal stem cells, a new therapeutic strategy for cardiovascular diseases?. Int J Biol Sci. 2015;11(2):238-245. Published 2015 Jan 12.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25632267/



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