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趋势 | 干细胞外泌体的兴起及其应用

 干细胞与外泌体 2023-02-12 发布于广东

外泌体是大小为 30-100nm 的小囊泡,几乎存在于所有真核细胞或体液中,可促进一系列重要的细胞功能。

1960 年代初期,科学家Ernest A. McCulloch 和 James E. 开始了几项实验,最终发现了干细胞。

直到 1987 年很久以后,外泌体才首次在哺乳动物网织红细胞(红细胞)中被发现,直到2007年,外泌体介导的mRNA和 microRNA 转移才被确定为“细胞间遗传交换的新机制” 。

今天,已知存在许多不同类型的干细胞外泌体,并且因其在通常与干细胞治疗相关的介导作用中的作用而越来越受到认可。

干细胞的类型

在这篇本文章:
  • 干细胞外泌体类型之间的差异

  • 诱导多能干细胞 (iPSC) 衍生的外泌体

  • iPSC 衍生的功能细胞

  • Cynata Therapeutics 的 Cymerus™ 技术

  • 胚胎干细胞 (ESC) 衍生的外泌体
近年来,围绕外泌体诊断和治疗产品形成了一系列商业投资活动,成为再生医学发展的重要趋势。
大量研究表明,干细胞释放的外泌体可以通过与其他细胞交换遗传细节来充当旁分泌介质。
由于外泌体反映了其来源细胞的特性,间充质干细胞 (MSC)和癌症细胞 (CSC) 衍生的外泌体之间存在差异。

MSC 衍生的外泌体可能负责许多通常与 MSC 相关的特性,包括组织愈合、炎症减少和纤维化调控。

对于 CSC 衍生的外泌体,研究表明它们充当传递遗传信息并产生可促进癌症发展和进展的微环境的载体。

虽然这两类干细胞来源的外泌体是最常研究的类型,但也存在其他类型的干细胞外泌体。例如,现在科学家们越来越关注诱导多能干细胞 (iPSC)衍生的外泌体。

诱导多能干细胞 (iPSC) 衍生的外泌体

搜索科学出版物数据库 PubMed.gov显示,目前大约有 194 篇与 iPSC 衍生的外泌体相关的出版物,其中 52 篇 (27%) 发表于 2021 年,37 篇发表于 2020 年,24 篇发表于 2019 年。
虽然在 2015 年之前,对 iPSC 衍生的外泌体的研究基本上不存在,但近年来这一领域的势头似乎在增长。

iPSC 衍生的功能细胞

此外,现在有几种iPSC 衍生细胞产品正在人类患者中进行测试。例如,科家家RIKEN 正在与日本京都大学合作开展一项研究,该研究涉及将 iPSC 衍生的视网膜色素上皮 (RPE) 细胞移植到黄斑变性患者体内。
日本正在进行的其他由科家家主导的研究包括探索 iPSC 衍生细胞产品对帕金森病和心力衰竭的安全性和有效性。
此外,京都大学的 CiRA 研究所正在将 iPSC 衍生的血小板用于人体临床试验,并在2019 年启动了临床试验活动。

如果这些临床试验中的任何一个产生成功的结果,那么对 iPSC 衍生的外泌体的兴趣也可能会大幅增加。

Cynata Therapeutics 的 Cymerus™ 技术

澳大利亚公司 Cynata Therapeutics 在英国也正在研究一种 iPSC 衍生的 MSC 疗法,用于治疗 GvHD。

Cynata 专有的 Cymerus ™技术利用源自成年供体的诱导多能干细胞( iPSC )作为生成间充质成血管细胞(MCA )的起始材料,随后将细胞分化为间充质干细胞(MSC )。

由于这项技术,Cynata Therapeutics 可以以低成本生产无限量的临床级 MSC。

凭借这一强大的制造平台,Cynata Therapeutics 有望成为临床级 MSC 衍生外泌体的制造商。

有趣的是,Cynata 的创始人 Ian Dixon 博士最近成立了一家名为 Exopharm 的新公司,该公司于 2021 年 8 月与 RoosterBio 建立了外泌体制造合作伙伴关系。RoosterBio也是生产工业级临床级 MSC 的专家。

胚胎干细胞 (ESC) 衍生的外泌体

胚胎干细胞 (ESC) 衍生的外泌体是一个不太常见的研究领域。

与研究胚胎干细胞相关的伦理问题长期以来一直限制着这一领域的科学研究。

不出所料,较低的胚胎干细胞 (ESC) 研究率与较低的涉及 ESC 分泌的外泌体的研究率相关。

然而,有一些与 ESC 分泌的外泌体有关的值得注意的科学出版物,例如下面的那些。

  • 胚胎干细胞衍生的外泌体通过增加血管生成来减轻横向主动脉缩窄引起的心力衰竭。(Pang Y, et al.; 2021)。 

  • 富含 miR-6766-3p 的 3D hESC 外泌体可改善肝纤维化(Wang N, et al.; 2019)。

  • 源自胚胎干细胞的外泌体在肌肉细胞诱导的细胞焦亡中抑制多柔比星和炎症 (Tavakoli 等人;2017 年)

  • 胚胎干细胞衍生的外泌体促进心肌梗死后的内源性修复机制并增强心脏功能 (Yao-Hua Song 等人;2017 年)

  • 源自胚胎干细胞的外泌体有望治疗心血管疾病 (Yao-Hua Song 等人;2017 年)

  • 从人胚胎干细胞衍生的 C-Myc 永生化间充质干细胞中分离和表征外泌体 (Lai 等人;2016 年)

  • 胚胎干细胞衍生的外泌体促进心肌梗死后的内源性修复机制并增强心脏功能(Khan 等人;2015 年)

其他类型的外泌体

许多其他细胞也分泌大量的外泌体,包括:

  • 树突状细胞

  • 巨噬细胞

  • B细胞

  • T细胞

  • 内皮细胞

  • 上皮细胞

  • 癌细胞

您认为哪种类型的外泌体具有最大的潜力?请在下面的留言中分享。

参考文献:
[1] Johnstone RM, Adam M, Hammond JR, Orr L, Turbide C (1987). “Vesicle formation during reticulocyte maturation. Association of plasma membrane activities with released vesicles (exosomes).”. J. Biol. Chem. 262 (19): 9412–20.
[2] Valadi H, Ekström K, Bossios A, Sjöstrand M, Lee JJ, Lötvall JO (2007). “Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells”. Nat. Cell Biol. 9 (6): 654–9.

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