MSC-Exosomes对脊髓损伤的影响

细胞外囊泡

外泌体疗法是一种备受期待的新型治疗方法,目前正处于研究阶段。

只有在经过基础研究和临床研究确认其有效性后,才能提供给保险支付的治疗。

本次论文旨在通过使用动物模型,验证外泌体对脊髓损伤的治疗效果,这是该治疗的第一步。外泌体是来源于骨髓间充质干细胞的一种,在干细胞治疗研究中被广泛应用。

现在,让我们马上来看一下。

Nakazaki, M., et al., 2021. Small extracellular vesicles released by infused mesenchymal stromal cells target M2 macrophages and promote TGF-beta upregulation, microvascular stabilization and functional recovery in a rodent model of severe spinal cord injury. J Extracell Vesicles. 10, e12137.

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简要描述。

骨髄间充质干细胞源的外泌体(MSC-sEVs)对于脊髓损伤具有与MSC细胞疗法相当的治疗效果。

静脉注射MSC-sEVs可以改善脊髓损伤模型的功能恢复,通过将其运输到损伤部位并与M2型巨噬细胞结合。

为了达到与单次注射MSC细胞相同的治疗效果,MSC-sEVs必须在3天内分剂给予。这是因为在单剂外泌体中,外泌体不能被损伤部位吸收,并且很大程度上被排出体外。

在MSC细胞中,外泌体会随着时间的推移释放,并引发一系列细胞反应,从而改善功能恢复。已经证明外泌体分离也能引发类似的反应。

术语描述。

骨髄间充质干细胞


骨髄间充质干细胞(BMSCs)是一种在骨髓中发现的专门类型的细胞。这些细胞具有多功能性,并且能够分化成许多不同的细胞类型,包括骨骼、软骨、肌肉、脂肪和结缔组织。

骨髓间充质干细胞的主要作用是在身体发生损伤或老化时产生必要的细胞来进行补偿。它们还具有免疫调节和抗炎作用,在减轻身体炎症和维持免疫系统平衡方面发挥着作用。

近年来,骨髓间充质干细胞在再生医学领域引起了极大的关注和研究。将来,它们有望在治疗各种疾病和损伤方面发挥作用。

胞泡体 (Exosomes)

胞泡(Exosomes)是细胞分泌的非常小的细胞外囊泡(大小约为30-150纳米),在细胞间的通信中起着重要作用。胞泡由细胞内膜系统产生,并释放到细胞外。

胞泡内含有各种生物分子,包括蛋白质、脂蛋白、脂质、糖和核酸(DNA和RNA)。这些分子充当”信使”,使胞泡能够与其他细胞共享信息。胞泡被目标细胞摄取后,可以改变接收细胞的功能和命运。

胞泡参与多种生物过程,包括免疫调节、细胞增殖、细胞死亡和炎症反应。近年来,胞泡还被认为参与了癌细胞的增殖和转移,并在癌症研究领域引起了广泛关注。

胞泡还具有再生医学和诊断工具的潜力。正在进行的研究致力于开发利用胞泡进行治疗,并利用胞泡中含有的生物分子作为诊断标志物。

M2巨噬细胞

M2巨噬细胞(M2巨噬细胞,M2巨噬细胞)是免疫系统中的一种白细胞,具有组织修复和抗炎性特性的巨噬细胞类型。巨噬细胞也被称为“吞噬细胞”,通过吞噬来清除体内的细菌和病毒等病原体。

根据其功能,巨噬细胞主要分为M1巨噬细胞和M2巨噬细胞:M1巨噬细胞促进炎症反应,努力清除病原体和癌细胞,而M2巨噬细胞抑制炎症反应,促进组织修复和重塑。

M2巨噬细胞在各种疾病和情况中扮演着重要角色。例如,在慢性炎症、自身免疫性疾病、过敏、传染病和癌症等疾病中,抑制炎症可能有助于缓解症状并促进组织修复。然而,在某些疾病中,M2巨噬细胞的过度活化可能促进疾病的进展。

近年来,针对M2巨噬细胞的治疗方法得到了发展。例如,在癌症治疗中,通过抑制M2巨噬细胞协助癌细胞增殖和转移的能力,可以预期减缓癌症的进展。此外,在慢性炎症和自身免疫性疾病中,正在研究利用M2巨噬细胞的抗炎效应进行治疗

得到了什么样的结果?

这篇论文的结果表明,来自间充质干/基质细胞(MSC)的外泌体(MSC-sEVs)随时间释放,诱导了一系列细胞反应,在脊髓损伤(SCI)的实验模型中改善了功能恢复。这些外泌体被纳入到M2巨噬细胞中,导致转化生长因子-beta(TGF-beta)的表达增加,随后上调TGF-beta受体和与SCI周围微血管功能相关的许多蛋白质,最终导致脊髓微血管功能的稳定。为了达到与单个MSC注射相同的治疗效果,MSC-SEV必须在3天内分剂量给予。经分离的MSC外泌体的静脉注射模拟了单个MSC细胞对多个参数的影响,包括M2巨噬细胞标记物的表达增加,TGF-β、TGF-β受体和与微血管功能相关的蛋白质的上调,以及脊髓微血管的渗透性降低。本研究的结果如图1所示。



红色倒三角形代表分离的外泌体给药组。蓝色圆圈代表MSC细胞给药组,绿色三角形代表单剂量外泌体给药组,灰色方块代表未处理的大鼠组。当给予相同剂量的外泌体时,将其分为三次剂量并在三天内给药比单次剂量具有更高的治疗效果。外泌体的分离给药达到与细胞治疗相同的效果。与细胞治疗相比,外泌体治疗因其更高的安全性和潜力而具有未来发展的前景。

这项研究的限制是什么?

本研究是在大鼠上进行的,目前尚不清楚结果是否能适用于人类。此外,关于MSC-外泌体治疗效果的潜在机制尚未完全阐明,需要进一步研究。具体而言,需要确定MSC-外泌体给药的最佳剂量和时间。此外,还需要评估MSC-外泌体疗法对脊髓损伤(SCI)康复的长期影响和潜在副作用。该研究未调查MSC-外泌体对SCI中涉及的其他细胞类型(如寡突胶质细胞和神经元)的影响。

这项研究的未来发展方向是什么?

Improvements in the dosage and administration methods of MSC-exosomes are necessary. Further studies are needed to assess whether extending the treatment period through additional injections or osmotic pump delivery can further enhance recovery. Additionally, further in vitro and in vivo studies are needed to understand how MSC-exosomes affect the function of macrophages.

我的洞察力

MSC细胞疗法具有悠久的历史,并且已经成为广泛基础研究的对象。其临床应用也取得了进展。然而,其治疗机制尚不完全清楚。本文提出了一种可能性,即将MSC细胞移植到体内时,可能通过外泌体展示治疗效果。此外,通过静脉注射给予类似治疗效果的外泌体的治疗也暗示了外泌体本身含有一些治疗成分,表明外泌体本身可能是潜在的新型治疗药物。期待未来的研究来确定这些外泌体的成分,它们在脊髓损伤部位附近巨噬细胞摄取后引起的分子变化以及其意义。

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