干細(xì)胞來(lái)源細(xì)胞外囊泡MSC-EVs在疾病治療、食品及臨床進(jìn)展中的應(yīng)用

圖2. 不同細(xì)胞來(lái)源外泌體在疾病診斷與治療領(lǐng)域研究的論文情況

本期文章，小編對(duì)MSC-EVs在疾病治療、食品以及醫(yī)美等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)單綜述，并進(jìn)一步梳理了目前基于MSC-EVs的臨床進(jìn)展。

MSC-EVs的疾病治療研究及其產(chǎn)業(yè)化
MSC是一種來(lái)源于成體組織和器官的多能干細(xì)胞，MSC-EVs具備免疫調(diào)節(jié)特性，且可以促進(jìn)血管生成，給予細(xì)胞保護(hù)和抑制細(xì)胞凋亡等功能，因此，MSC-EVs在疾病治療中具有極大的潛力。

研究表明，來(lái)自MSC-EVs的miRNAs，特別是miR-320C，能夠促進(jìn)骨關(guān)節(jié)炎軟骨細(xì)胞增殖。在一項(xiàng)心肌缺血再灌注I/R損傷研究中，攜帶miR-182-5p的MSC-EVs顯示出改善心功能和減少心肌梗死的心臟保護(hù)作用，并伴有減少體內(nèi)炎癥反應(yīng)。另外，MSC-EVs攜帶的miR-27b可誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的下降，用于治療膿毒癥。當(dāng)然，MSC-EVs本身可通過(guò)表達(dá)殺菌肽及抗菌肽如LL-37、人β-防御素2、肝素和脂鈣蛋白-2和/或通過(guò)免疫調(diào)節(jié)來(lái)治療傳染病。

除了直接以天然MSC-EVs作為治療或者輔助治療劑外，具有特定組織器官靶向功能的功能化的MSC-EVs也成為新一代研究和探索的重點(diǎn)，以便在治療疾病時(shí)獲得更有針對(duì)性的特異性。如圖3所示，CAS數(shù)據(jù)庫(kù)檢索2017-2021年外泌體在不同研究領(lǐng)域的論文情況，表明EVs在治療和診斷領(lǐng)域中應(yīng)用研究的文章發(fā)表呈逐年遞增情況，其中，EVs的靶向遞送研究穩(wěn)居C位，數(shù)量高達(dá)6000+篇。
 

圖3. 外泌體在不同研究領(lǐng)域的論文情況及趨勢(shì)

此外，來(lái)自美國(guó)化學(xué)協(xié)會(huì)的學(xué)者收集并總結(jié)了部分投身于開發(fā)EVs靶向性功能的公司在靶向不同疾病類型的布局，其中癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、肺部疾病和傷口愈合是最受關(guān)注的疾病類型（如圖4所示)。
 

圖4. 有潛力的外泌體治療公司和靶向的疾病類型

來(lái)自華南理工大學(xué)的研究者們通過(guò)疏水插入法將纖維蛋白靶向肽CREKA修飾到MSC-EVs表面，顯著提高了MSC-EVs在骨缺損部位的富集和停駐，調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)和促進(jìn)細(xì)胞成骨分化以實(shí)現(xiàn)骨骼組織的修復(fù)。該研究表明靶向修飾在骨組織修復(fù)中具有很大的應(yīng)用價(jià)值，為提高M(jìn)SC-EVs的治療效率提供了一種新的策略。

位于美國(guó)加州的Aetholon Medical公司另辟蹊徑，開發(fā)了一款名為Hemopurifier的研究性醫(yī)療設(shè)備。Hemopurifier將細(xì)胞膜分離技術(shù)和親和層析(affinity chromatography)技術(shù)結(jié)合在一起，可特異性地從血液循環(huán)系統(tǒng)中捕捉表面具有特定聚糖修飾的納米顆粒，而病毒以及腫瘤來(lái)源的EVs往往正是通過(guò)這些聚糖修飾逃逸免疫系統(tǒng)。Hemopurifier在黏附和捕獲表面修飾聚糖的EVs和病毒顆粒的同時(shí)，將血細(xì)胞再次送回到患者體內(nèi)。該技術(shù)獲得美國(guó)FDA授予的突破性設(shè)備(Breakthrough Device)認(rèn)定。Aethlon公司已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明Hemopurifier能夠捕捉多種類型腫瘤分泌的EVs，其中包括乳腺癌、卵巢癌和轉(zhuǎn)移性黑色素瘤。迄今為止，Aetholon Medical已使用該技術(shù)用于多種癌種、埃博拉、丙型肝炎、HIV和COVID-19等疾病的治療。
基于MSC-EVs的臨床治療試驗(yàn)

EVs的研究已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室開始進(jìn)入臨床階段。Clinical trials網(wǎng)站數(shù)據(jù)顯示，截至文章發(fā)表時(shí)共有59個(gè)注冊(cè)在案的基于EVs的治療項(xiàng)目處于臨床試驗(yàn)階段，其中超過(guò)60%的項(xiàng)目為MSC-EVs。如表1所示，排名靠前的研究項(xiàng)目包括肺部疾病(11項(xiàng)臨床試驗(yàn))、SARS-CoV-2感染(9項(xiàng)臨床試驗(yàn))、癌癥、心臟病和神經(jīng)系統(tǒng)疾病(均有4項(xiàng)臨床試驗(yàn))。其中，F(xiàn)DA已授權(quán)Direct Biologics公司的骨髓MSC-EVs治療產(chǎn)品ExoFlo再生醫(yī)學(xué)先進(jìn)療法，用于治療COVID-19急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)(NCT04657458)。它還在對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎(NCT05176366)、克羅恩病和腸易激病(NCT05130983) 、實(shí)體器官移植排(NCT05215288)和輕/中度COVID-19(NCT05125562) 進(jìn)行臨床試驗(yàn)。Aruna Biomedical公司正在研究神經(jīng)干細(xì)胞來(lái)源的外泌體(neuralstem cells derived extracellular vesicles, NC-EVs)，用于治療卒中以及其他神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)退行性疾病，候選基因AB126具有穿過(guò)血腦屏障的能力和中樞神經(jīng)系統(tǒng)特異性。臨床前數(shù)據(jù)表明，NC-EVs在改善測(cè)試小鼠血栓栓塞性中風(fēng)模型中的細(xì)胞、組織和功能結(jié)果方面比MSC-EVs更有效。

表1. 外泌體治療性臨床試驗(yàn)（部分）

圖5. CAS數(shù)據(jù)庫(kù)中與化妝品（A）和食品（B）中外泌體應(yīng)用相關(guān)的文獻(xiàn)發(fā)表趨勢(shì)

MSC-EVs已被證明在皮膚美容中發(fā)揮重要作用，如促進(jìn)傷口愈合、緩解皮膚老化和防止疤痕形成等方面。源自誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的EVs能夠調(diào)節(jié)MMP-1/3的表達(dá)并增強(qiáng)衰老皮膚成纖維細(xì)胞中I型膠原蛋白的表達(dá)。而來(lái)自脂肪干細(xì)胞的EVs能夠通過(guò)PI3K / Akt信號(hào)傳導(dǎo)途徑促進(jìn)傷口愈合，并增加成纖維細(xì)胞中I型和III型膠原蛋白的數(shù)量。

多酚、維生素、多不飽和脂肪酸等生物活性化合物是常見(jiàn)的提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的食品補(bǔ)充劑。然而，它們的生物利用度差、水溶性較差和代謝改變可能會(huì)降低它們的效果。借由EVs作為載體，可實(shí)現(xiàn)其有效遞送。

展望
干細(xì)胞EVs在疾病治療的賽道儼然已成一匹黑馬，但是EVs如何與靶細(xì)胞通信，以及如何實(shí)現(xiàn)組織器官選擇性的潛在機(jī)制尚不清楚，而這些機(jī)制的研究是開發(fā)針對(duì)外泌體通訊的有效治療方法和開發(fā)工程外泌體衍生的治療載體的先決條件。此外，該領(lǐng)域尚無(wú)統(tǒng)一的分析表征標(biāo)準(zhǔn)、純化方法、表征技術(shù)及數(shù)據(jù)分析等的差異都會(huì)導(dǎo)致難以獲得穩(wěn)定且批間一致性良好的EVs。這些均是橫亙?cè)贓Vs研究以及產(chǎn)業(yè)化道路上的問(wèn)題。在此過(guò)程中，EVs的基礎(chǔ)研究以及新分析技術(shù)的迭代，有望為干細(xì)胞EVs療法帶來(lái)新的見(jiàn)解和策略，并可能激發(fā)下一代遞送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)。

截至目前，納米流式檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入由中國(guó)研究型醫(yī)院學(xué)會(huì)細(xì)胞外囊泡研究與應(yīng)用分會(huì)圍繞SC-EVs制定的兩項(xiàng)全國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中，以及由上海市生物醫(yī)藥行業(yè)協(xié)會(huì)依據(jù)協(xié)會(huì)制定的《間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》(T/SBIAORG 001-2023)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)中，NanoFCM將緊跟行業(yè)發(fā)展，在外泌體大規(guī)模生產(chǎn)、純化工藝和表征質(zhì)控等過(guò)程提供完整的解決方案。

參考文獻(xiàn)

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