近年來(lái)，對(duì)外泌體信號(hào)傳導(dǎo)的研究在大幅增長(zhǎng)，成為干細(xì)胞領(lǐng)域研究和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)?？梢哉f(shuō)，細(xì)胞之間的大部分信號(hào)傳導(dǎo)是通過各種細(xì)胞外囊泡（包裝在膜內(nèi)的分子集合）即外泌體等傳輸完成的。

外泌體就是這樣一種囊泡。起源細(xì)胞產(chǎn)生外泌體，將它們釋放到人體微環(huán)境中，其他細(xì)胞在它們到達(dá)時(shí)接受它們。被接受的外泌體的內(nèi)容然后繼續(xù)影響細(xì)胞機(jī)制和活動(dòng)。

大量的研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)干細(xì)胞療法的有益效果是由外泌體的信號(hào)傳導(dǎo)而不是由移植細(xì)胞的任何其他作用介導(dǎo)的，因此原則上應(yīng)該可以取消細(xì)胞并僅基于外泌體信號(hào)進(jìn)行治療。

在短期內(nèi)，可以通過基因編輯等技術(shù)相結(jié)合，從細(xì)胞培養(yǎng)物中收獲所需要的外泌體來(lái)實(shí)現(xiàn)，而從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，直接制造和傳遞特定的所需信號(hào)分子可能會(huì)成為主要方法。

這里提到的研究?jī)H在細(xì)胞培養(yǎng)中進(jìn)行，但它是一個(gè)可行的案例，說(shuō)明可能通過外泌體的傳遞獲得對(duì)細(xì)胞行為的影響程度。

如果可以通過從干細(xì)胞中獲取的外泌體來(lái)實(shí)現(xiàn)許多組織類型中的細(xì)胞進(jìn)行更大的再生和更大的逆境恢復(fù)能力，那么這無(wú)疑足以支持廣泛的潛在療法。

源自人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的外泌體改善皮膚成纖維細(xì)胞的老化

作為人體衰老過程的結(jié)果，皮膚產(chǎn)生生理變化。皮膚老化有兩種基本類型，即內(nèi)在老化和外在老化。

內(nèi)在老化是由基因決定的，這表明隨著時(shí)間的推移它不可避免地發(fā)生。許多研究表明，表觀遺傳變化機(jī)制是內(nèi)在衰老的更重要途徑，而不是遺傳影響。另一方面，吸煙、空氣污染、營(yíng)養(yǎng)不均衡等外在因素會(huì)導(dǎo)致外在衰老。

其中，紫外線照射是造成外在老化的最重要原因。因此，紫外線照射引起的皮膚損傷被稱為“光老化”。光老化的特征是不規(guī)則色素沉著、干燥、發(fā)黃、粗糙、癌前病變和皮膚癌。相比之下，內(nèi)在皮膚老化的特征是失去彈性和細(xì)皺紋，而不是由于光老化而產(chǎn)生的皺紋。

成纖維細(xì)胞是構(gòu)成皮膚真皮的主要細(xì)胞類型，負(fù)責(zé)合成原膠和彈性纖維等結(jié)構(gòu)成分。隨著衰老，成纖維細(xì)胞失去其增殖和合成膠原蛋白的能力，膠原蛋白是皮膚真皮的主要細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 成分。

另一方面，各種類型的基質(zhì)降解金屬蛋白酶 (MMP) 在老化的成纖維細(xì)胞中的表達(dá)上調(diào)。年齡的改變影響皮膚真皮成纖維細(xì)胞的數(shù)量和增殖，減少膠原蛋白的合成和修復(fù)，并加速M(fèi)MPs對(duì)現(xiàn)有皮膚基質(zhì)的降解，從而降低皮膚的再生能力。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSC）作為諾獎(jiǎng)技術(shù)已被廣泛用于疾病研究、細(xì)胞治療和組織再生等領(lǐng)域。最近，幾項(xiàng)臨床前和臨床研究表明，干細(xì)胞移植有助于傷口修復(fù)和再生。然而，移植干細(xì)胞的旁分泌作用被認(rèn)為在治療效果中起著至關(guān)重要的作用。

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來(lái)源的外泌體加速皮膚細(xì)胞增殖

誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來(lái)源的外泌體對(duì)皮膚傷口愈合的影響

在這項(xiàng)"Effects of exosomes derived from the induced pluripotent stem cells on skin wound healing(誘導(dǎo)多能干細(xì)胞來(lái)源的外泌體加速皮膚細(xì)胞增殖)"的研究中，研究人員使用動(dòng)物模型研究了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞衍生外泌體（ iPSC-Exos） 對(duì)皮膚傷口愈合的影響。

科研人員從 iPS 細(xì)胞培養(yǎng)基中分離出 iPSC-Exos。從未使用的 iPS 細(xì)胞培養(yǎng)基 (MSC-Exos) 中分離對(duì)照外泌體。首先觀察了分離的外泌體的形態(tài)特征并檢查了表面抗原的表達(dá)。還分析了這些外泌體對(duì)成纖維細(xì)胞遷移反應(yīng)和增殖的影響。

此外，使用糖尿病潰瘍模型，研究了 iPSC-Exos 和 間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源的外泌體（MSC-Exos） 對(duì)皮膚傷口愈合的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與 iPSC-Exos 共培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞的遷移能力顯示出高于與 MSC-Exos 共培養(yǎng)的細(xì)胞的遷移能力，如使用劃痕試驗(yàn)所證明的。

皮膚傷口愈合模型結(jié)果表明，與在 MSC-Exo 組中觀察到的相比，iPSC-Exos 的給藥導(dǎo)致更快的傷口閉合（如上圖）。

總之，這里獲得的結(jié)果表明，iPSC-Exos 可能在體外和體內(nèi)促進(jìn)成纖維細(xì)胞的遷移，表明使用 iPS-Exos 治療糖尿病潰瘍、傷口愈合和皮膚再生的可能性。

更多研究報(bào)道顯示，干細(xì)胞分泌多種細(xì)胞因子，促進(jìn)真皮成纖維細(xì)胞的增殖和 ECM 分子的合成。此外，在探索從干細(xì)胞分泌的外泌體在這些旁分泌作用中的作用方面也取得了進(jìn)展。外泌體是大多數(shù)細(xì)胞類型分泌的小膜脂囊泡（直徑 30-120 nm）。

外泌體包含功能性信使 RNA (mRNA) 和微小 RNA (miRNA)，以及源自宿主細(xì)胞的幾種蛋白質(zhì)。一些證據(jù)還表明，外泌體中存在幾類長(zhǎng)鏈非編碼 RNA（lncRNA）。由于 lncRNA 具有通過與特定基因組位點(diǎn)結(jié)合并招募表觀遺傳調(diào)節(jié)因子（例如染色質(zhì)重塑復(fù)合物）來(lái)誘導(dǎo)表觀遺傳修飾的功能，因此從一個(gè)細(xì)胞分泌的外泌體也可能在受體細(xì)胞中誘導(dǎo)表觀遺傳修飾。

源自人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞的外泌體治療皮膚老化

干細(xì)胞及其旁分泌因子已成為再生醫(yī)學(xué)的一種資源。許多研究表明，成體干細(xì)胞分泌的旁分泌因子（如外泌體）對(duì)皮膚老化具有有益作用。

在這項(xiàng)研究中（上圖，Exosomes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells Ameliorate the Aging of Skin Fibroblasts），研究人員從人類誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSCs) 的條件培養(yǎng)基中收集外泌體，并研究了其對(duì)衰老人類真皮成纖維細(xì)胞 (HDFs) 的影響。細(xì)胞增殖和活力由 MTT 測(cè)定確定，細(xì)胞遷移能力由劃痕測(cè)定和 transwell 遷移測(cè)定顯示。

為了誘導(dǎo)光老化和自然衰老，HDFs 被 UVB (315 nm) 照射并分別傳代超過 30 代。通過定量實(shí)時(shí) PCR (qPCR) 評(píng)估某些 mRNA 的表達(dá)水平。衰老相關(guān)的 β-半乳糖苷酶 (SA-β-Gal) 活性被評(píng)估為自然衰老的標(biāo)志物。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)源自人類 iPSCs 的外泌體（iPSCs-Exo）在正常條件下刺激了 HDFs 的增殖和遷移。用 iPSCs-Exo 預(yù)處理可抑制 UVB 照射引起的 HDF 損傷和基質(zhì)降解酶 (MMP-1/3) 的過度表達(dá)。 iPSCs-Exo 還增加了光老化 HDF 中 I 型膠原蛋白的表達(dá)水平。

此外，還證明 iPSCs-Exo 顯著降低了 SA-β-Gal 和 MMP-1/3 的表達(dá)水平，并恢復(fù)了衰老 HDF 中 I 型膠原蛋白的表達(dá)。總之，預(yù)計(jì)這些結(jié)果表明 iPSCs-Exo 具有治療皮膚老化的潛力和廣闊的應(yīng)用前景。

最近，越來(lái)越多的研究表明，誘導(dǎo)多能干細(xì)胞 (iPSC) 和 iPSC 衍生細(xì)胞除了轉(zhuǎn)分化能力外，還主要通過旁分泌機(jī)制顯示出治療效果。外泌體已成為 iPSC 通過生物活性成分修復(fù)受損細(xì)胞的重要旁分泌因子。iPSC 來(lái)源的外泌體在各種疾病模型上的動(dòng)物報(bào)告越來(lái)越多，例如在心臟、四肢、肝臟、皮膚、骨骼、眼睛和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。本綜述旨在總結(jié) iPSC 衍生的外泌體對(duì)各種疾病模型的治療作用及其特性，如血管生成、細(xì)胞增殖和抗凋亡，以期提高其在臨床應(yīng)用和功能恢復(fù)中的潛在作用。

參考文獻(xiàn)：Effects of exosomes derived from the induced pluripotent stem cells on skin wound healing，Nagoya J Med Sci. 2018 May; 80(2): 141–153.