一文了解什么是外泌体

lyw 134 2026-02-09 15:51:36

干细胞可以说是近年来生物医学领域内一个不得不关注的热点,它在人类疾病的改善、衰老的延缓、组织的再生等方面发挥着巨大的潜力。在诸多的干细胞研究进展的报道中,有一个名词常常出现,那就是外泌体。
近几年外泌体研发持续升温,全球科研大咖纷纷扎堆此领域,有关外泌体载药、诊断、免疫疗法等方向的文章陆续发表在Science、Nature等各大顶级期刊上,外泌体已成为生命科学、基础医学研究的一大热点。

美国抗衰老医学研究会主席Klatz博士称:“外泌体是干细胞技术的下一个发展方向”。

什么是外泌体?

外泌体是由细胞分泌而来的微小囊泡,直径在40-100nm,仅相当于人类头发直径的百万分之一,存在于血液、尿液、唾液、母乳和细胞培养基等生物体液中。
1983年,外泌体在体外培养的绵羊红细胞上清液中发现。最初外泌体被认为是细胞成熟过程中调节膜功能而释放的多余膜蛋白,是清除细胞碎片和淘汰细胞表面分子的细胞器。后来越来越多的研究发现,外泌体在介导炎症反应、细胞增殖、调节细胞外微环境和诱导机体免疫反应等方面都发挥着重要作用。如今,外泌体被认为是疾病的生物标志物和预后因子,另外还有潜力作为基因和药物递送的载体,具有重要的临床意义。

外泌体的生物特性?

外泌体是细胞分泌的膜性囊泡,在细胞膜上有大量的膜蛋白,这些膜蛋白在靶向结合过程中有着重要的作用,此外内含物还有RNA,其主要为miRNA,大约占80%左右。其余为Lnc RNA等。
外泌体可以穿过细胞膜和不易引起免疫反应特点,使其在基因、抗肿瘤等药物的体内运送方面具有独特优势。
因此,外泌体一直被大家称为细胞“信使”信。作为信使,它可以促进细胞间的交流,比如说一个细胞分泌的外泌体可以被另外一个细胞摄取,而细胞摄取外泌体同时外泌体的内含物被释放至细胞内。而因为外泌体的异质性,外泌体的功能也有所不同,研究证实外泌体可以调节基因转录翻译、细胞增殖与凋亡、转移与侵袭、血管生成、免疫应答、细胞分化、代谢调控等多种作用。

外泌体的作用?

近几年随着研究的不断深入,发现外泌体具有多种功能,包括机体免疫应答、损伤修复、肿瘤的生长和转移、肿瘤诊断、肿瘤细胞的耐药性等。
而外泌体主要通过两种方式发挥功能:

1)细胞间通讯

细胞-细胞之间的通讯(譬如,抗原递呈),这是发挥功能的主要方式。外泌体由细胞分泌释放出来,在血液等体液内传播,最后又可被其他细胞吞噬,是细胞间通讯的重要介质。

2)中转站
成为细胞间的垃圾中转站,即将细胞或组织中多余的或者有害的分子排除,这为研究生物标志物提供了可能。
基于以上两种作用模式,外泌体在干细胞治疗、免疫调控、肿瘤转移和血管生成以及生物标志物等领域发挥着非常重要的作用。

外泌体和干细胞有什么区别

 

干细胞和外泌体的主要区别在于,干细胞是一种具有自我更新和多向分化潜能的细胞,可以分化为多种细胞类型。

外泌体是来源于干细胞的一种细胞分泌物。它携带有干细胞的蛋白质、mRNA和microRNA等生物活性物质,具有干细胞的一些功能。 

01
直径更小

间充质干细胞(MSC)的直径约为30~60μm,而间充质干细胞衍生的外泌体(MSC-Exos)直径仅为30-150nm(1μm=1000nm)。显然,外泌体的直径更小,给药后可有效转移到特定组织 

02
给药方式

MSC一般倾向于局部注射或静脉输注,而外泌体的应用方式则相对灵活多变,包括但不限于破皮应用,雾化吸入,局部注射和静脉输注等。然而,无论是干细胞还是外泌体,一般都需要进行多次重复应用  

03
储存条件不同

MSC需在-196℃的液氮环境中储存,而外泌体可在−80℃下长期保存,外泌体更容易储存 

04
功能与作用

MSCs是活细胞直接进入体内,通过归巢效应直达受损伤组织/器官,根据需求可调节MSCs,通过旁分泌效应分泌所需细胞因子和外泌体,定制化的进行组织修复、再生和机体抗炎、抗衰 ;为体外最优条件下培养的MSCs分泌收集到的外泌体进入体内,对组织修复、再生,机体抗炎、抗衰均有良好效果

外泌体的适应症

1)骨科

骨修复的进展需要多种细胞,这些细胞中的大多数可以摄取外泌体,尤其是成骨细胞和血管内皮细胞,这与骨折、骨关节炎等疾病愈合最相关在吸收外泌体时,受体细胞的基因表达被修饰,从而激活各种信号通路引起各种细胞和组织反应,并最终导致相关骨科疾病愈合、改善。

2)神经外科

神经外科中,干细胞来源的外泌体可以抑制神经元细胞死亡,抑制神经炎症,并参与多种机制,其在缺血性卒中、创伤性脑损伤、阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)和多发性硬化症(MS)等疾病中均已经被证明具有应用潜力。

3)整形外科

伤口愈合的每个阶段由不同的细胞类型控制,而在这些过程中,外泌体可以发挥促进血管生成,加速皮肤愈合的作用,并增加胶原蛋白合成减少疤痕的形成。包括伤口愈合、皮肤移植、自身免疫性皮肤病、皮肤感染、脱发等在内的疾病均有外泌体可发挥的空间。

4)呼吸科

雾化吸入外泌体的治疗领域外泌体雾化吸入给药已成为治疗各种呼吸系统疾病的一种有前景的治疗策略。肺部独特的解剖和生理结构使其成为外泌体靶向递送的理想部位,能够有效地吸收和分布这些生物活性囊泡。雾化吸入外泌体有望治疗慢性阻塞性肺病、哮喘、肺癌等呼吸系统疾病

5)心胸外科

目前,与急性心肌梗死导致的心力衰竭相关的死亡率和发病率仍然很高,这凸显了下一代心脏保护疗法(如SC-exo)的重要性。有研究表明,人类iPSC衍生的外泌体可以改善心肌梗死的恢复,而不会增加致心律失常并发症的频率。

6)泌尿外科

研究发现骨髓MSC衍生的外泌体可以缓解血管钙化,这是CKD发病率和死亡率的有害指标,靶向NFAT5的外泌体miR-381-3p的潜力已经在透析患者的严重动脉钙化中得到了进一步验证。Lim等人证明,来自iPSC衍生的MSC的外泌体可以通过激活ERK1/2信号通路来纠正AKI小鼠的血清肌酐水平、肾小管坏死、细胞凋亡、炎性细胞因子产生和氧化应激。

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