间充质干细胞外泌体的研究进展

孙亮

天津市康婷生物工程集团有限公司 300380

摘要：近年来，研究发现，来源于MSCs的外泌体（MSCs-Exo）具有与MSCs相似的组织损伤修复和再生功能。外泌体（exosome）是多种细胞分泌的膜外小囊泡，直径30~200nm，可以转运核酸、脂质和蛋白质，参与细胞间的信息交流。与MSCs相比，外泌体用于临床疾病的治疗更加稳定，体内同种异体给药后免疫排斥反应的可能性较低，并可为各种疾病提供替代疗法。MSCs-Exo逐渐成为新的研究热点，本文将对MSCs-Exo的生物学特性、免疫调节作用和在临床疾病治疗中的研究进行综述。

关键词：间充质干细胞；外泌体；研究

中图分类号：R197 文献标识码：A

1 引言

ADSCs是一种来自脂肪组织的成体间充质干细胞，是继骨髓间充质干细胞之后，又一个细胞治疗和再生医学领域中种子细胞的重要来源，具有资源丰富、取材方便、无免疫原性等优点。ADSCs产生的外泌体(ADSCs-derived exosomes,ADSCs-Exos)广泛参与细胞间通信和细胞信号传输，能够改变多种生物过程，如增殖、迁移和凋亡，并显示出广阔的应用前景。并且ADSCs-Exos无论是在常氧环境还是低氧环境中，在体外都已被成功分离，现已成为国内外学术界研究的热点。本文将主要综述ADSCs-Exos的分离提取、特征、功能及主要研究进展。

2 外泌体的概念

2.1 外泌体的起源、结构

外泌体来源于晚期胞内体，是胞外囊泡的一种类型。作为囊泡运输的载体，外泌体的形成主要经历3个过程：首先形成早期内涵体(early endosome)，随后以内生芽的方式形成囊泡小体(multivesicular bodies，MVBs)，最后部分MVBs与细胞膜融合释放到胞外，形成大小均一的囊泡，即外泌体。电镜下，外泌体大小 30~100 nm，呈双凹圆盘状或杯口状，并能在细胞间相互运输，介导相邻细胞或全身范围内细胞之间的信息交换。体内多数细胞及神经细胞均能分泌外泌体，且普遍存在于脑脊液、尿液、乳汁和血液等多种体液中。

2.2 ADSCs-Exos的特征

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是来源于不同的受体组织或不同器官的一种多能干细胞，具有多系分化、促进组织修复、神经保护、免疫调节和抑制炎症反应等多种生物学功能。MSCs外泌体作为MSCs旁分泌过程中的一种介质，其功能与MSCs的生物学功能相似。它含有丰富的细胞生长因子和免疫调节因子，在细胞分化及凋亡、对抗炎症、抑制肿瘤等方面发挥着重要作用。ADSCs在特定的条件下，可以分化成脂肪细胞、神经细胞、成骨细胞等多种功能细胞。它主要集中于脂肪组织的血管周围，具有分泌功能，可分泌血管内皮生长因子、粒细胞集落刺激因子、肝细胞生长因子等，促进血管再生；也能通过旁分泌作用促进成纤维细胞分泌Ⅰ、Ⅲ型胶原和纤连蛋白，使皮肤表皮细胞成熟，以利于皮肤创面愈合和瘢痕修复。研究发现，在ADSCs体外培养液的上清液中即可发现外泌体。据Han等报道，ADSCs衍生的外泌体为圆形或椭圆形膜囊，边缘清晰，大小均匀，大部分直径为20~300nm，平均直径为90nm，比以往研究报道的外泌体的直径范围更大，但CD63和热休克蛋白-70等外泌体特征标记物表达呈阳性，表明外泌体的大小范围可因特定细胞类型不同而发生变化。近些年，研究人员对其功能展开了多角度的探索。

3 间充质干细胞外泌体应用研究

3.1 促进血管生成

血管生成是一个复杂且高度调控的过程，涉及多种细胞和分子，在胚胎器官发育、再生、组织再生和伤口愈合等不同生理过程中发挥着至关重要的作用。研究人员已经证实，ADSCs-Exos可以促进血管生成。ADSCs-Exos携带与血管生成相关的miRNA(如miR-126、miR-130a和miR-132)，这些miRNA通过增加内皮细胞中的血管内皮生长因子、表皮生长因子和成纤维细胞生长因子等来促进血管生成。ADSCs-Exos还能显著增强人脐静脉内皮细胞毛细血管网的形成，在低氧条件下，增强效果更加明显。Xue等也发现，低氧处理的ADSCs-Exos通过激活人脐静脉内皮细胞中的蛋白激酶A信号通路，促进血管再生。然后，这些细胞增强VEGF的表达，协同调节下游促血管生成基因Angpt1和Flk1的表达，降低血管生成抑制基因Vash的表达，促进血管再生。此外，Han等表明ADSCs-Exos通过提高miRNA的表达，抑制其靶向瞬时受体电位的表达，来促进缺氧缺糖后的脑微血管生成。以上报道显示，ADSCs-Exos对血管的影响是积极的，具有促进血管再生的效果。

3.2 自身免疫炎性疾病

目前，利用MSCs来源的外泌体治疗各种自身免疫炎性疾病的研究已经逐步展开并取得了一定的疗效，但各种报道还是基于各种动物模型上。从这些报道可知，用于治疗的MSCs外泌体既有来自于自身或者同一种属的也有跨物种的（主要为人MSCs来源的外泌体应用于各种自身免疫炎性疾病的动物模型），这种同种异体和异种异体均没有引起排异或过敏反应，因此外泌体没有免疫源性；在应用方式方面，外泌体既有局部也有通过尾静脉注射的全身应用，无论何种方式，MSCs外泌体均取得了明显的效果，但何种方式更优，目前还没有对比研究报道；在使用剂量上，目前MSCs外泌体的定量都是根据所含蛋白质的多少来确定，但从机制上可知，外泌体发挥作用并不一定是所含的蛋白分子，也有可能是所含的其他分子，例如在治疗SD大鼠烧伤时，MSCs外泌体是通过miRNA-181c抑制信号通路TLR4从而抑制巨噬细胞向促炎型M1型极化来发挥抗炎效应，因此在该情况下应用外泌体所含蛋白质的多少来确定使用剂量是不科学的；在机制上，MSCs外泌体是通过所含的各种信号分子来影响免疫细胞发挥免疫调控和抗炎作用，但外泌体除了含有这些效应分子，还含有多种其他分子，这些分子在治疗中扮演着何种角色是未知的，需要进一步探究。

3.3 调节肿瘤生长

ADSCs可促进癌细胞的迁移、血管生成和上皮-间质转化，在某些肿瘤的发生发展中起着重要的作用。ADSCs-Exos也可促进乳腺癌细胞的迁移和增殖，并上调一些与肿瘤发展相关的信号通路，其中以Wnt信号通路最为显著。然而，另一项肝癌大鼠模型研究显示，ADSCs-Exos可抑制肿瘤发生，外泌体治疗组肿瘤体积更小、自然杀伤T细胞更多，肝癌细胞的分化程度也更低。目前，人们越来越关注外泌体作为miRNA和药物转移酶的治疗性生物传递载体的功能。多项研究将ADSCs-Exos作为载体来传递miR-122，从而提高肝细胞癌的化疗敏感性。miR-122在正常肝脏组织中高表达，并在肝脏生理和病理中发挥多种功能，过表达miR-122可以抑制癌细胞的增殖和转移，提高肿瘤细胞的化疗敏感性。ADSCs-Exos能够有效地介导miR-199a向肝癌细胞的传递，通过靶向调节并抑制mTOR通路，使肝癌细胞的化疗敏感性增强。这些研究表明，ADSCs-Exos像一把“双刃剑”，与肿瘤进展有密切联系。

4 结束语

尽管目前MSCs来源外泌体的研究尚处于起步阶段，但初步研究结果揭示MSCs来源的外泌体与免疫系统中各种细胞的相互作用机制对于治疗自身免疫炎性疾病意义重大。相信随着外泌体制备工艺和修饰手段的不断进步以及对MSCs来源外泌体免疫调节机制的深入研究，MSCs来源的外泌体将为自身免疫炎性疾病的治疗提供一种全新的手段。

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