再生医学治疗新选择

再生医学治疗新选择：间充质干细胞来源的外泌体间充质干细胞已经在免疫调控和组织修复领域发挥了重要作用。早期研究中多将间充质干细胞的治疗功能归结于间充质干细胞的分化和直接接触，然而目前发现该理论存在缺陷。近期研究发现间充质干细胞的分泌功能在组织再生和修复过程中有重要作用。间充质干细胞分泌的物质包括细胞因子、生长因子、microRNAs、蛋白酶和胞外囊泡等。囊泡成分中有一类称为外泌体，能够通过转移信息至损伤细胞或组织参与组织再生，并且保持与间充质干细胞相同的生物活性，在细胞交流间起重要作用。该文章对近年再生医学领域中的间充质干细胞来源外泌体相关研究进行综述，以期对再生医学修复提供新的视角及思路。

干细胞是尚未成熟的组织前体细胞，能够自我更新形成克隆细胞群，从而分化成为多个细胞谱系。这一特性使得其备受组织修复工程的青睐。目前，多样性的干细胞主要包括以下3个种类：①来源于早期胚胎的胚胎干细胞；②诱导多能干细胞；③成体干细胞，包括造血干细胞、神经干细胞、间充质干细胞等。干细胞的治疗潜能归功于3个关键的调控机制，首先是“归巢”，系统调控干细胞迁移至损伤部位。

1、干细胞和再生医学目前的学说认为该迁移过程与白细胞的迁移过程类似，该化学吸引被细胞表面受体如趋化受体所调控。尽管干细胞内皮系统的接触机制尚未完全明确，但已知整合蛋白(integrins)、血管细胞黏附分子(VCAM-1)和G蛋白受体信号在其中扮演重要角色；其次是分化成为多种不同细胞类型，该作用机制能够快速补充或替代周

围的损伤细胞；第三是分泌具有生物活性的因子，既能够影响周围组织，又能进行远距离调控。

2、间充质干细胞间充质干细胞是1968 年由Friedenstein

等发现的，当时描述该类细胞是成纤维状的能够分泌造血功能相关生长因子和细胞因子的细胞。后来研究发现间充质干细胞无处不在，目前已经从多种组织中分离出来，包括脂肪组织、皮肤、肺、滑膜组织、牙髓、鼻黏膜、乳汁、头皮组织、肌肉、骨膜、角膜缘、血液、子宫内膜、胎儿组织。这些组织基质中均能分离和扩增出间充质干细胞，而骨髓组织和皮下脂肪是常用的细胞来源。间叶组织干细胞的国际治疗协会于2006 年建立了人类间充质干细胞的识别特征，包括在标准培养条件下维持黏附外形，表达CD105、CD73、CD90 分子，不表达CD45、CD34、CD14、CD45、CD11b、CD79a或CD19、HLA-DR表面分子，具有在体外向成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞分化的能力。

尽管间充质干细胞在很多组织中存在，但在体内的总体含量还是很低的。然而细胞治疗标准一般要求每次治疗需要数以亿计的细胞量。在治疗前，一般在体外扩增10周。患者的年龄和临床特征也影响间充质干细胞的体内培养条件。早期研究将间充质干细胞的治疗效果归功于它的移植和分化能力。有几项研究显示间充质干细胞的存活时间很短暂，达不到起效的时间。另外据报道，能够存活超过1周的间充质干细胞不超过1%，说明间充质干细胞的主要效果是由其他机制介导的。近期研究已经开始重点关注间充质干细胞分泌的生物活性分子，这些分子在生理调控过程中扮演重要角色。间充质干细胞的分泌功能是Haynesworth等定义的，

他们报道间充质干细胞能够产生和释放一系列的生长因子、化学因子，这些因子能够调控临近细胞的行为。实际上，这些分泌的因子能够增强血管再生，降低凋亡和纤维化，增强神经元的存活和分化，刺激细胞外基质重塑，适应免疫应答。他们进一步对间充质干细胞分泌物刺激靶细胞进行生物调节进行了研究，包括骨和软骨再生、神经疾病、肝脏损伤、急性肾脏损伤和心血管疾病等都证实间充质干细胞所分泌的分子既能够直接激活靶细胞又能够刺激临近细胞分泌活性因子。因此，间充质干细胞分泌物在组织修复和再生领域引起相当大的重视。间充质干细胞分泌物质包括细胞因子和胞外囊泡，胞外囊泡又可细分为凋亡小体、微粒和外泌体。外泌体通过转移信息至损伤的细胞或组织参与组织再生，并且保持与间充质干细胞相同的生物活性，是间充质干细胞旁分泌的重要组成部分。

3、间充质干细胞来源外泌体外泌体是一类特殊的胞外囊泡，其直径为40-150 nm，密度为1.09-1.18 g/mL。近年来外泌体的研究呈爆炸性增长。越来越多的证据显示间充质干细胞相比其他细胞能够产生大量的外泌体，其干细胞的再生特性能够通过外泌体进行调控。外泌体能够通过吞噬、胞膜融合、受体接触等方式被其他细胞内化，从而将其内容物释放进细胞质内。外泌体的再生潜能被一系列机制所调控，例如，人脐血来源间充质干细胞受干扰素γ的炎性环境影响能够减弱其对抗急性缺血性肾损伤的能力。间充质干细胞能够加工产生含有相关信息mRNA的外泌体，从而远距离运输，产生作用于靶细胞的能力。最近报道Huntington 疾病研究中，加载有修饰化小干扰RNAs

的外泌体能够被原代神经元所内化，并且能够引起mRNA和蛋白的沉默。间充质干细胞来源外泌体的另外一项重要作用是具有作为疾病特异性诊断标志物的潜能。例如，在阿尔茨海默疾病中，来源于脂肪干细胞的外泌体较来源于骨髓间充质干细胞的外泌体在降解β-淀粉样蛋白时更有效率。另外，已经证实，脂肪干细胞来源外泌体能够降低Huntingtin突变体的集聚，改善异常的凋亡蛋白水平，降低线粒体损伤，从而治疗Huntingtin疾病。与脐带、浆膜、骨髓来源相比，月经来源间充质干细胞外泌体更具有促神经突生长的能力。这些研究说明，人体不同组织间充质干细胞来源外泌体具有重要功能，需要进行深入研究。在再生医学领域，外泌体治疗相比于干细胞直接治疗更具有优势，体现在外泌体的应用能够使转移过程更加安全；间充质干细胞来源外泌体在安全性、作用剂量、作用效果方面优于传统药物；内容物能够长时间存在而不受潜在的毒性物质的损害；在临床应用过程中避免了侵入性细胞收集过程，从而更经济和更具有操作性；在特定的实验条件下，通过特制的细胞株进行大规模生产，从而更便利的提供生物活性因子；维持和扩增培养干细胞的成本和时间大幅下降；最后，用于治疗的生物产品能够修饰为特定的特异性细胞分子。

4、保护和营养神经组织在过去的几十年，很多研究已经证实间充质干细胞分泌物质的神经保护和神经营养效果。实际上，间充质干细胞培养液含有大量的神经营养因子。几项研究报道了间充质干细胞在神经损伤模型中的作用，这些作用包括炎性环境调控、再生靶点的血管化、增加髓鞘厚度、加快纤维再生和改善纤维组织。间充质干细胞分泌物质作为