Nano Select:用于器官发育和无细胞治疗的间充质干细胞来源的外泌体

作为医学的一个崭新分支,纳米医学于2000年被提出,其旨在通过运用纳米材料或纳米技术以实现疾病的诊断和治疗。如今,纳米医学已广泛深入到细胞靶向药物递送、免疫治疗、组织再生等研究领域。开发纳米级材料以运送药物或进行基因编辑,是纳米医学的主要研究内容之一。外泌体(Exosomes),直径30-100 nm,是几乎所有的细胞类型都会分泌的、数量最多的纳米级细胞外囊泡。由于囊括了来自亲代细胞的特异性生物学信息,包括蛋白质、脂质、RNA或DNA,外泌体能够将这些信息特异性地转运至受体细胞,从而实现对信号传导、基因表达以及受体细胞功能和行为的调控。间充质干细胞(Mesenchymal stem cells, MSCs)是研究最为广泛的多能干细胞,被视为再生治疗的首选干细胞。而间充质干细胞来源的外泌体(MSC-Exos)逐渐发展成为纳米医学领域全新的治疗试剂。

近日,北京大学口腔医学院刘燕教授团队、中国科学院罗聃教授团队及华中科技大学同济医学院附属同济医院毛靖教授团队应邀在Nano Select上发表题为“Mesenchymal stem cell-derived exosomes for organ development and cell-free therapy”的综述文章(DOI: 10.1002/nano.202000286),华中科技大学同济医学院附属同济医院石鑫博士和北京大学口腔医学院蒋楠博士为本文共同第一作者。该综述文章全面地概述了MSC-Exos的研究现状,并总结了当前对于间充质细胞来源的外泌体调控唾液腺、牙齿、毛囊和肾脏器官发生的认识,以及MSC-Exos在治疗缺血性心肌病、皮肤损伤和新型冠状病毒肺炎方面的巨大潜力。首先,该文章从发生机制、分子构成 、分离提纯和表征4个方面对外泌体进行了系统的介绍。其次,介绍了间充质细胞来源的外泌体作为上皮和间充质细胞之间信息交流的媒介,通过递送miRNA以调控受体细胞DNA甲基化、细胞增殖、功能分化等,促进外胚层器官如唾液腺、牙齿、毛囊以及中胚层器官如肾脏的发育。然后,从临床转化角度,作者总结了MSC-Exos具有易大量获取、低免疫原性、安全稳定的优势,强调了MSC-Exos在治疗心肌持续性缺血和缺血再灌注损伤以及从止血、炎症、增殖和重建4个阶段促进皮肤损伤愈合的潜能和作用机制。同时,作者紧密着眼于当下全球新型冠状病毒肺炎大流行,及时地指示了MSC-Exos治疗新型冠状病毒肺炎的光明前景和保护人类健康的重要意义。最后,作者讨论了MSC-Exos在研究和临床转化中存在的问题和面临的挑战,针对MSC-Exos的规模化制备和质量管控,以及MSC-Exos的生物标记和分布评价提出了建议。

上述研究工作得到国家自然科学基金项目(81871492、81970901)、宁夏回族自治区重大科技计划(2020BCG01001)、湖北省卫生健康委员会重点项目(WJ2019Z006)等项目的支持。