2024年诺贝尔奖：miRNA在干细胞与外泌体疗法中的关键作用

2024年10月7日下午，北京时间，2024年诺贝尔生理学或医学奖揭晓，获奖者为两位美国科学家——维克托·安布罗斯（Victor R. Ambros）和加里·鲁夫昆（Gary Ruvkun），因“发现microRNA及其在转录后基因调控中的作用”而荣获此殊荣。

microRNA（miRNA）是一类长度约为19-25个核苷酸的非编码RNA，它通过与特定的信使RNA（mRNA）结合，调控基因的表达。

诺贝尔奖委员会指出，miRNA作为一类新型的微小RNA分子，在基因调控中扮演着至关重要的角色。维克托·安布罗斯和加里·鲁夫昆的突破性发现揭示了一种全新的基因调控机制，该机制对包括人类在内的多细胞生物至关重要。目前，科学家已确认人类基因组编码超过1000个miRNA。两位科学家的发现极大拓展了我们对基因调控的理解，揭示了miRNA在生物体发育与功能中的关键作用。

研究表明[1]，miRNA在干细胞的自我更新和分化过程中起着关键的调控作用。不同发育阶段的细胞中，miRNA的组成各异，决定了细胞的分化方向以及分化时相，它们充当着细胞“定时”和“定向”分化的“开关”。

此外，miRNA是干细胞外泌体中最具代表性且研究最为广泛的核酸之一。越来越多的研究表明[2]，间充质干细胞外泌体能够通过携带的miRNA发挥促进细胞增殖、抑制细胞凋亡、促进血管生成等多种生物学作用。

近年来，国内外科学家对间充质干细胞来源的外泌体及其携带的miRNA进行了深入研究，揭示了多种新型miRNA在间充质干细胞修复组织损伤、预防及治疗相关疾病中的重要调控作用[3]。

随着miRNA研究的不断深入，干细胞外泌体在临床应用中的潜力也逐渐被发掘，应用领域不断拓展。

根据文献[5]，干细胞外泌体中的miRNA在抗肿瘤方面发挥着多重作用，包括：

（1）通过调节机体免疫反应，增强免疫系统对肿瘤的识别和攻击能力，从而抑制肿瘤的进展。

（2）通过激活特定的信号通路，抑制肿瘤细胞的增殖和迁移。

（3）通过减少血管生成，抑制肿瘤的生长与扩展。

例如，研究发现[5]，脐带间充质干细胞外泌体通过释放一种名为miR-182的miRNA，增加T免疫细胞和NK细胞的数量，调节肿瘤细胞对免疫细胞的敏感性，从而增强机体对肿瘤细胞的杀伤作用。

一项发表在《Science Signaling》杂志上的研究发现，携带miR-23b的间充质干细胞外泌体能够抑制转移性癌细胞的增殖，进而促进转移性乳腺癌进入休眠状态[4]。

此外，还有研究指出[5]，脐带间充质干细胞外泌体通过向肿瘤细胞传递miRNA，激活特定的信号通路，从而实现对肿瘤进展的抑制和控制。

随着研究的深入，干细胞外泌体在抗衰老和促进伤口愈合方面的潜力逐渐被发现，并且这一作用机制被证实与miRNA密切相关。

近年来的研究证实[7]，间充质干细胞外泌体具备促进伤口愈合的能力，这一功能主要依赖外泌体中携带的miRNA，如miR-31和miR-125a等。

此外，研究还发现，间充质干细胞外泌体通过其独特的miRNA等成分，发挥了有效的抗衰老作用，并在减少组织中衰老细胞方面展现出巨大的潜力。

一项发表在BBRC杂志上的研究表明，间充质干细胞外泌体促进了人类皮肤成纤维细胞（HDF）的迁移和胶原蛋白的合成。研究人员还通过人的皮肤组织评估了外泌体的渗透能力，发现外泌体在3小时内便可透过角质层到达表皮层的外沿，18小时后逐步进入表皮内部。经外泌体治疗后，第3天皮肤组织中的胶原蛋白和弹性蛋白的表达量明显增加[6]。

近年来，间充质干细胞来源的外泌体所携带的miRNA在心血管系统、消化系统、神经系统、内分泌系统及免疫系统相关疾病的临床前研究中应用广泛[2]。下表展示了国内学者总结的间充质干细胞外泌体通过传递miRNA在不同系统疾病中的应用。

同时，依据国外文献[3]，我们对间充质干细胞来源外泌体miRNA在一些特定疾病治疗中的作用机制进行了总结。