近年來,干細胞已經(jīng)成為再生醫(yī)學領(lǐng)域中具有廣闊應用前景的一類細胞,且已經(jīng)有一些干細胞新藥獲批上市。除了干細胞本身,源自于干細胞的外泌體也成為了醫(yī)學界關(guān)注的熱點,為疾病的治療帶來了新思路。臨床前研究證明了干細胞外泌體在疾病治療領(lǐng)域的潛力,目前有關(guān)于干細胞外泌體治療疾病的多項臨床研究正在進行。
近日,發(fā)表于《Frontiers in Cell and Developmental Biology》上的一篇綜述對干細胞來源的外泌體在皮膚病治療中的進展進行了系統(tǒng)總結(jié)。
皮膚是人體最大的器官,也是我們機體抵御外界侵害的第一道防線,各種皮膚疾病會導致其防御功能喪失。近年來,干細胞衍生外泌體在皮膚病治療中的應用備受關(guān)注,在創(chuàng)面愈合,抗皮膚衰老,頭發(fā)再生,以及特異性皮炎等領(lǐng)域均可發(fā)揮功效。
1、干細胞外泌體促進皮膚傷口愈合
皮膚創(chuàng)傷愈合是一個復雜的、動態(tài)的過程,它涉及多個高度協(xié)調(diào)的過程,包括止血、炎癥、細胞遷移和增殖等。創(chuàng)傷愈合中的兩大難題是如何促進創(chuàng)面快速生長以及防止瘢痕形成。針對這兩大難題,科學家們不斷進行探索,發(fā)現(xiàn)干細胞來源的外泌體具有巨大治療潛力,其可上調(diào)生長因子的表達,促進血管生成、細胞遷移、增殖和再上皮化過程,從而加速傷口閉合。此外,其還可通過阻止成纖維細胞的分化來減少傷口中瘢痕的含量。
發(fā)表于《STEM CELLS》上的一篇文章表明[2],接受間充質(zhì)干細胞外泌體注射后,促進了二度燒傷大鼠模型深部創(chuàng)傷后血管的重生、膠原蛋白合成和皮膚損傷修復。此外,另一項研究表明[3],外泌體還通過阻止成纖維細胞分化為肌成纖維細胞和增加轉(zhuǎn)化生長因子-β3/轉(zhuǎn)化生長因子-β1的比率,減少了小鼠切口創(chuàng)面瘢的大小,增加了Ⅲ型膠原與Ⅰ型膠原的比率。
2、干細胞外泌體抗皮膚衰老
皮膚衰老是許多愛美人士最怕面臨的問題,好在,現(xiàn)在逆轉(zhuǎn)皮膚衰老已經(jīng)可以看到希望啦。目前,許多研究正在著手分析間充質(zhì)干細胞來源的外泌體是否可以通過防止氧化應激和光老化效應來增強皮膚年輕活力。
研究發(fā)現(xiàn)[4]間充質(zhì)干細胞衍生外泌體在受到H2O2氧化損傷和紫外線照射小鼠體內(nèi)模型中,除了減輕組織細胞對炎癥和氧化的反應外,活性氧的產(chǎn)生、DNA損傷、鈣信號的異常和線粒體的變化也減少了。此外,干細胞衍生的外泌體還可以通過調(diào)節(jié)膠原蛋白的產(chǎn)生和滲透來恢復皮膚活力的能力。
干細胞來源外泌體在防止皮膚氧化損傷和促進年輕化方面具有重要作用,這可能會引起其在化妝品開發(fā)和應用中的潛在用途,從而拓展了應用空間。
3、干細胞外泌體促進頭發(fā)再生
“年紀輕輕就禿了”,這是人們最不愿看到的情況,面對越來越荒蕪的頭頂,目前唯一有效的手段就是毛囊移植,但其價格昂貴,此外,存在可供移植毛囊有限以及移植后存活率等問題。
近年來,干細胞外泌體逐漸成為禿頭治療的又一選擇,發(fā)表于《SCIENTIFIC REPORTS》的一項動物試驗[5]研究了骨髓間充質(zhì)干細胞衍生外泌體對毛發(fā)生長的影響,結(jié)果表明接受外泌體治療后,毛囊大小和頭發(fā)厚度顯著增加。
4、干細胞外泌體抑制黑色素瘤生長
皮膚黑色素是一種死亡率極高的惡性腫瘤,目前尚無有效治療手段。腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導配體(TRAIL)是腫瘤壞死因子家族的一員,對腫瘤細胞具有選擇性作用,其可通過與腫瘤細胞表面的死亡受體4和5(DR4和DR5)相互作用誘導細胞凋亡,是一種很有前途的腫瘤治療藥物。
研究發(fā)現(xiàn)[6],通過人為修飾可使得干細胞外泌體中TRAIL含量顯著增加,當輸送到腫瘤所在部位時,可特異性結(jié)合腫瘤細胞表面DR4和DR5,從而發(fā)揮抗腫瘤活性。黑色素瘤細胞表明高度表達DR5,有望成為TRAIL—外泌體治療的靶標之一。在一項動物試驗中[7],在給小鼠注射黑素瘤細胞后,TRAIL—外泌體在腫瘤出現(xiàn)后以單劑或多劑量注射,其顯示出早期的抗腫瘤活性,延緩了腫瘤的生長,并延長了4天的預期壽命。
5、小結(jié)
干細胞來源的外泌體具有免疫調(diào)節(jié)和再生特性,克服了干細胞用于治療皮膚病的固有局限性,作為一種新的無細胞方法在該領(lǐng)域得到了廣泛的關(guān)注。未來需要進一步研究干細胞外泌體治療的分子機制,以及來源、分離方法、培養(yǎng)條件和給藥方案等,也期待能盡早實現(xiàn)標準化的大規(guī)模生產(chǎn)。相信未來,干細胞外泌體不僅在皮膚病領(lǐng)域,在其他系統(tǒng)疾病中也會取得更多的突破性成果。
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