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同样是间充质干细胞外泌体,为何效果不一样?选错来源=白花钱?

同样是间充质干细胞外泌体,为何效果不一样?选错来源=白花钱?

来源:博雅

日期: 2025.02.14

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引言

研究表明,不同来源的间充质干细胞分泌的外泌体,从 “出生”(生物合成)、“释放”(释放机制)到 “本领”(生物学功能),各个方面都有所不同。而这些差异,会直接影响到它们在疾病治疗中的效果和未来的应用前景。


本文根据发表的文献,汇总不同组织来源间充质干细胞外泌体的差异,结果显示:


(1)    胎盘和脐带间充质干细胞外泌体中蛋白质更加多样化;

(2)    脐带间充质干细胞来源外泌体在产量和纯度上具有优势;

(3)    在临床实践中,不同来源的间充质干细胞外泌体在治疗多种疾病方面展现出不同的疗效。


最近几年,干细胞外泌体的热度一路飙升,无论是在医学研究领域,还是在大众健康话题中,都备受关注。很多人都期待着它能为疾病治疗、健康改善带来新的突破。


外泌体其实就是细胞分泌出来的一种非常小的囊泡,小到什么程度呢?它的直径大概只有 30 到 150 纳米,要知道,纳米可是一个极小的长度单位,外泌体在微观世界里可以说是相当迷你了。


别看外泌体个头小,里面装的东西可不少,有蛋白质、核酸(像 mRNA 和 miRNA 这些)、脂质等好多具有生物活性的分子[1]


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图片来自海洛站酷


这些外泌体就像细胞之间的 “信使”,能够参与细胞之间的信息交流,还能调节受体细胞的各种功能,在组织修复、免疫调节等过程中都扮演着重要角色。外泌体的发现,让我们对细胞之间复杂的交流方式有了新的认识,也为治疗各种疾病带来了新的希望。


间充质干细胞(MSCs)是外泌体的重要 “生产者”。间充质干细胞的来源很广泛,像脐带、胎盘、脂肪、骨髓这些组织里面都含有间充质干细胞。


不过,不同组织来源的间充质干细胞就像性格各异的人一样,存在着差异,这种差异也导致了它们分泌的外泌体各不相同。


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不同来源的间充质干细胞分泌的外泌体,从 “出生”(生物合成)、“释放”(释放机制)到 “本领”(生物学功能),各个方面都有所不同。而这些差异,会直接影响到它们在疾病治疗中的效果和未来的应用前景。在应用的时候,需要好好研究研究它的 “出身”,这样才能更好地发挥它的作用。


不同间充质干细胞来源外泌体的差异性对比


近期,发表于《International Journal of Molecular Sciences》杂志的一项研究,对不同来源的MSCs分泌组进行了深入的比较分析[2]


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图1. 不同来源的间充质干细胞具有不同的分泌特征[2]。通过条件培养基、质谱分析和生物信息学分析,研究了脂肪(AD)、骨髓(BM)、胎盘(PL)和华通氏胶(WJ)来源的人间充质干细胞的蛋白质分泌组。每种间充质干细胞的分泌组根据其来源的不同,展现出独特的特征。


研究表明,不同来源的外泌体在细胞摄取机制上存在差异。一些外泌体可能更容易被特定类型的细胞吸收,从而在特定组织或疾病状态下表现出更高的治疗效率。这种差异性提示我们,在设计基于外泌体的治疗策略时,需要考虑外泌体的来源和目标细胞类型之间的相互作用。


另有研究发现,不同来源的MSCs外泌体在特定的信号通路中发挥作用的蛋白质种类和数量上存在差异。这些差异可能影响外泌体在细胞迁移、增殖、分化和免疫调节等关键生物学过程中的功能。例如,某些外泌体可能富含与抗炎反应相关的蛋白质,而其他外泌体则可能含有更多促进细胞生长和修复的分子。


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(1)胎盘和脐带间充质干细胞外泌体中蛋白质更加多样化


研究通过质谱分析技术,揭示了脂肪、骨髓、胎盘和脐带中的MSCs在蛋白质分泌上存在显著差异。


这些差异不仅体现在蛋白质的种类上,还体现在蛋白质的丰度和功能上。例如,胎盘和脐带来源的MSCs显示出更多样化的蛋白质分泌,这可能与它们的高再生潜力相关。这种分泌组的多样性,使得胎盘和脐带来源的MSCs外泌体在提供生物活性分子、促进组织修复方面展现出更大的潜力。


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图2. 不同来源的间充质干细胞分泌蛋白组的功能表征[2]。(a) 不同组特异性蛋白的生物学功能预测(p < 0.01)。


不过,尽管不同来源的MSCs外泌体在蛋白组成上存在差异,但它们在促进组织修复和再生方面的基本功能上具有相似性。这些功能的实现,依赖于外泌体中携带的多种生长因子、细胞因子和信号分子。



(2)脐带间充质干细胞来源外泌体在产量和纯度上有优势


在临床实践中,不同来源的MSCs外泌体在治疗多种疾病方面展现出不同的疗效。以骨关节炎为例,有研究比较了脐带间充质干细胞来源外泌体与骨髓间充质干细胞来源外泌体的治疗效果。结果显示,脐带间充质干细胞来源外泌体在产量和纯度上均优于骨髓间充质干细胞来源外泌体[3]


在促进软骨细胞增殖、抑制凋亡和增加细胞外基质分泌方面,两种外泌体均表现出显著的活性,但脐带间充质干细胞来源外泌体的促软骨修复活性更为显著。这一结果进一步证实了不同来源的MSCs外泌体在功效上的差异及其各自的优势。


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此外,胎盘和脐带来源的MSCs外泌体因其易于获取、无伦理争议及低免疫原性等特点,在临床应用中具有独特的优势。这些优势使得胎盘和脐带来源的MSCs外泌体成为再生医学和疾病治疗领域的研究热点。例如,在皮肤伤口愈合、心脏疾病和神经退行性疾病等治疗中,这些外泌体已经显示出令人鼓舞的临床应用前景。


不同间充质干细胞来源外泌体特征性比较汇总表


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除上述来源外,牙髓间充质干细胞、胎盘间充质干细胞等来源的外泌体也展现出独特的生物学特性和潜在的治疗价值。这些外泌体在口腔疾病修复、妊娠相关疾病治疗等方面具有广阔应用空间。例如,牙髓间充质干细胞外泌体在牙周病治疗中,通过促进牙周组织再生,有效恢复了牙周支持结构。


鉴于外泌体在生物医学领域的广泛应用前景,建议研究人员在制备外泌体时,充分考虑其来源细胞的生物学特性,选择合适的细胞类型进行外泌体的提取和纯化。同时,应加强对外泌体成分的分析和功能研究,以揭示其治疗机制,为临床应用提供科学依据。此外,标准化的制备流程和质量控制标准的建立也是推动外泌体临床应用的关键。


小结


不同间充质干细胞来源的外泌体具有独特的生物学特性和潜在的治疗价值。这些差异不仅源于MSCs本身的异质性,还受到环境因素、培养条件等多种因素的影响。因此,在开发基于MSCs外泌体的新型治疗手段时,需要充分考虑不同来源外泌体的特性及其潜在的应用价值。通过深入研究其成分和功能,揭示其作用机制,有望为多种疾病的治疗提供新的策略和方法。未来,随着技术的进步和研究的深入,外泌体有望在临床治疗中发挥更加重要的作用,为人类健康带来新的希望。


参考文献:

[1]郭嘉,丁琼桦,刘泽,等.间充质干细胞来源外泌体的生物学特性及免疫调控作用[J].中国组织工程研究, 2022, 26(7):9.

[2]Shin S, Lee J, Kwon Y, Park K-S, Jeong J-H, Choi S-J, Bang SI, Chang JW, Lee C. Comparative Proteomic Analysis of the Mesenchymal Stem Cells Secretome from Adipose, Bone Marrow, Placenta and Wharton’s Jelly. International Journal of Molecular Sciences. 2021; 22(2):845. https://doi.org/10.3390/ijms22020845

[3] 王宪峰,欧昕,邓必勇.不同来源间充质干细胞外泌体治疗骨关节炎疗效的比较[J].中国组织工程研究, 2022, 26(25):6.

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