人脐带来源间充质干细胞（human umbilical cord mesenchymal stem cell，hUCMSC）因其含量极其丰富，具有更低的免疫原性，采集时对供体无损伤，不涉及伦理问题，并且在促进组织修复与再生等方面具有良好的治疗效果，成为了细胞移植治疗理想的种子细胞。虽然UCMSC凭借其独特的生物学特性崭露头角，但仍存在一些问题亟待解决，例如：缺少特异性的细胞表面标志；移植前的保存仍未形成标准化；UCMSC进入体内之后，免疫抑制与免疫调节的不可控性、潜在的致瘤性、非治疗目的分化以及异常堆积等，都一定程度地限制了UCMSC在临床应用的疗效及预后。越来越多的研究者开始关注脐带间充质干细胞来源的外泌体（UCMSC-exo）。和UCMSC相比，UCMSC-exo具有4方面优势：①外泌体是一种非细胞成分，可直接与靶细胞融合发挥生物学效应；②外泌体可-80℃保存，避免了UCMSC冻存复苏的不便，溶解后即可使用，使用时间易于掌握；③使用浓度、剂量及途径更易控制；④克服了UCMSC在体内分化率低及长期应用突变致瘤的隐患。目前国内外有关人脐带间充质干细胞源外泌体报道相对少，现就其研究进展和尚未解决问题进行介绍。

UCMSC-exo的免疫调节功能：免疫调节功能是UCMSC重要的生物学特征之一，但UCMSC发挥免疫调节作用的机制尚不明确。近年来，越来越多的研究表明UCMSC分泌的外泌体可作为细胞间重要的信息传递参与到UCMSC介导的免疫调节过程中。UCMSC-exo可在体外明显抑制CD4 ⁺T和CD8 ⁺T细胞增殖，同时可通过上调Treg细胞分化的关键因子TGF-β ₁的水平诱导CD4 ⁺ CD25 ⁺ FoxP3 ⁺ Treg细胞比率的升高。UCMSC-exo分泌的外泌体能够明显抑制PBMC产生炎症相关因子，如IFNγ、IL-6、TNF-α，并且具有剂量依赖性。外泌体免疫抑制的机制可能包括：①FasL阳性的外泌体能诱导T细胞的凋亡，而抗FasL能够阻断T细胞凋亡，这可能是一种由于膜结合的免疫抑制分子介导的免疫抑制作用。②带有NKG2D配体的外泌体能够通过下调NK细胞上的NKG2D受体的表达量而起到免疫抑制的作用。UCMSC来源的外泌体与经PHA刺激的淋巴细胞共培养体系中外泌体对淋巴细胞增殖的影响，结果显示不同浓度的外泌体均抑制外周血淋巴细胞的增殖，且具有剂量依赖性。所以部分研究者认为UCMSC来源的外泌体在体外环境中可能抑制T细胞的增殖和诱导T细胞的凋亡，从而发挥其具有UCMSC相似的免疫抑制作用。这些研究结果提示：UCMSC-exo有望在炎症、自身免疫疾病治疗中发挥治疗作用。越来越多的发现逐步认识到，UCMSC-exo可能通过与靶细胞的胞膜直接融合，释放mRNA、miRNA进入细胞质，或是通过内吞作用被靶细胞摄取以及识别细胞表面的特异性受体调节免疫，但发挥作用的分子及其功能尚需进一步鉴定和研究。损伤修复是UCMSC-exo的另一个典型特征。

UCMSC-exo在心血管疾病的应用上也表现出和UCMSC一样的治疗效果。目前，治疗心血管疾病的动物实验研究已有一些报道，其主要关注于归巢、降低血管再灌注损伤、减少心肌梗死面积、抑制心肌重构、改善心脏功能等。研究发现，人类来源的培养上清中提纯得到的外泌体能减少小鼠心肌缺血再灌注损伤模型中的心肌梗死面积，对治疗心肌缺血再灌注损伤有显著的疗效。在心肌损伤时，表面的结合素类可以使归巢到表达的心肌细胞，或靶向表达的内皮细胞，从而将具有保护功能的蛋白质或转移到损伤部位。研究发现间充质干细胞来源的外泌体可提高ATP的水平，降低氧化应激，激活PI3K/AKT通路，从而增强心肌活力，防止心肌反向重构，从而达到治疗心肌梗死的目的。另外，UCMSC源的外泌体在其他疾病的研究中已有少量文献报道，并提示UCMSC-exo能够促进血管重构。还有研究表明，外泌体在体内能促进肾小管上皮细胞增殖和抑制其凋亡，这些外泌体发挥生物学功能需要依赖CD44和β ₁-整合蛋白整合进入肾小管细胞，进一步研究还发现RNA酶处理过的外泌体不具有修复组织损伤的功能。这些结果表明UCMSC-exo在损伤的组织中通过mRNA水平转移激活幸存肾小管细胞中的增殖程序，抑制其凋亡达到修复损伤的作用。此外，研究发现MSC源外泌体还能够抑制人肺动脉高压内皮细胞的Stat3信号，该信号和内皮细胞增殖相关，进而影响血管重塑。

Bruno等将UCMSC-exo与肾小管上皮细胞（TEC）共孵育，发现UCMSC-exo促进TEC增殖的同时可抑制其凋亡。将UCMSC-exo应用于甘油诱发的急性肾损伤（AKI）小鼠模型，结果与体外实验一致，小鼠血尿素氮、肌酐等指标明显下降，UCMSC-exo对肾损伤修复作用与UCMSC相当。在肾次全切除、缺血/再灌注（I/R）损伤、顺铂诱导小鼠AKI模型中，UCMSC-exo同样具备组织修复功能。

在研究中发现，UCMSC-exo能够促进神经突触的生长；在小鼠大脑动脉闭塞卒中模型中，UCMSC-exo可显著改善神经轴突的可塑性及神经轴突的重构，促进神经及血管再生，加快卒中小鼠神经功能的恢复。还有研究报道，UCMSC-exo可促进小鼠受损坐骨神经的功能恢复。

在小鼠缺氧性肺动脉高压模型中，UCMSC-exo可抑制缺氧所致的血管重构、降低炎症及增生介质的水平。对缺血性肺动脉高压具有保护作用。而在大肠埃希菌内毒素诱导的急性肺损伤（ALI）模型中，UCMSC-exo具有抗炎、加快恢复肺蛋白渗透率的作用。

zhang等研究表明UCMSC-exo通过平行转运Wnt4活化Wnt/β-catenin信号通路，进一步抑制凋亡，促进皮肤组织血管生成，促进皮肤细胞增殖和迁移，从而加快伤口愈合。进一步研究发现，UCMSC-exo在皮肤损伤修复过程中对细胞增殖和β-catenin抑制依赖于高敏度的生长环境，UCMSC-exo高密度条件下对β-catenin抑制依赖于YAP Ser127磷酸化，UCMSC-exo通过转运14-3-3蛋白促进YAP的磷酸化和胞质内滞留，UCMSC-exo中干扰14-3-3组织增殖能力明显增强。

Li等研究发现，UCMSC-exo可减轻四氯化碳诱导的肝纤维化模型中肝脏炎症反应的程度以及胶原沉积，抑制上皮细胞向间质细胞转化，发挥肝组织修复作用。

Kordelas等报道了1例采用UCMSC-exo治疗GVHD的患者，结果显示，患者皮肤黏膜及肠道临床表现得到明显缓解，激素用量明显减少，提示UCMSC-exo在GVHD组织修复方面的功效。

Ⅰ型DM是由自身免疫介导下胰腺B细胞群受损所引起，UCMSC-exo具备独特的免疫调节作用，目前针对其在DM受损细胞修复方面的临床研究正在进行。

UCMSC-exo与髓核细胞的相互作用可能是MSC促进退化的椎间盘结构恢复的一种机制。UCMSC-exo因其抗纤维化、抗凋亡、免疫调节功能，可能在骨关节炎、风湿性关节炎等疾病中发挥组织修复作用。

UCMSC-exo发挥组织修复作用的机制有6个方面，内容如下：

UCMSC-exo通过上调抗凋亡基因bcl-xl、bcl2、birc8及下调促凋亡基因bax，抑制细胞凋亡；同时活化细胞外信号调节激酶，以促进细胞增殖，发挥组织修复作用。

UCMSC-exo可降低巨噬细胞趋化蛋白CX3CL1的表达及巨噬细胞的浸润，下调肿瘤坏死因子（TNF），上调白细胞介素-10（IL-10），促进组织修复。

UCMSC-exo可能通过传递具有血管生成功能的蛋白或者通过传递miRNA，在转录后水平调节基因表达，参与血管的生成。目前研究资料表明，在体内外实验均证明UCMSC-exo具有促进血管生成的作用。

对UCMSC-exo内RNA进行微阵列芯片分析发现，UCMSC-exo内富含涉及细胞增殖、免疫调节、转录的mRNA，用RNA酶处理UCMSC-exo后，其组织修复作用消失。说明UCMSC-exo可能通过传递mRNA至靶细胞中发挥组织修复作用。Tomasoni等发现UCMSC-exo通过传递胰岛素样生长因子1受体的mRNA至TEC中发挥组织修复功能。Zhu等研究发现，UCMSC-exo通过增加受损肺泡中角化细胞生长因子mRNA水平发挥组织修复作用。

Zou等研究发现，UCMSC-exo可能通过传递miRNA-15a、miRNA-15b、miRNA-16至靶细胞中发挥组织修复作用。Lindoso等研究发现，UCMSC-exo能够传递miRNA至靶细胞并调节miRNA的表达，通过下调设计细胞凋亡、细胞骨架重构相关的mRNA发挥组织修复作用。Feng等研究发现UCMSC-exo富含miRNA-22，miRNA-22通过与甲基化CpG结合蛋白结合发挥抗凋亡作用，以促进组织修复。Yu等研究发现，UCMSC-exo通过传递miRNA-221抑制凋亡发挥心肌保护功能。Xin等研究发现，UCMSC-exo传递miRNA-133b至神经细胞及星形胶质细胞，通过调控细胞增殖、凋亡及其他因子功能，促进神经突触的生长。Lee等发现，UCMSC-exo抑制缺氧活化的信号转导及转录激活因子3，下调miRNA-17，上调miRNA-204，miRNA-204是在肺动脉高压患者中降低的一种关键miRNA，从而发挥组织修复功能。

UCMSC-exo通过传递特定蛋白至靶细胞，增加ATP水平，降低氧化应激水平，活化PI3K/AKT通路，调节细胞增殖、分化、凋亡、迁移等多种细胞功能，增强心肌生存能力，避免不利心肌重塑，发挥组织修复作用。此外，也有研究指出，UCMSC-exo还能够通过Wnt/β-catenin信号通路共同发挥组织修复功能。总的来说，UCMSC-exo作为一种传递介质，在蛋白质、mRNA、miRNA、lncRNA等水平，将特定的内容物传递至靶细胞中，激活或抑制某些信号通路或信号蛋白，通过调节细胞增殖、凋亡、血管再生以及免疫等多种途径发挥组织修复功能。

越来越多的证据表明，使用UCMSC-exo外泌体的移植与单纯移植UCMSC相比，具有更多潜在保护性和修复性效果。但临床应用的前提是安全，其次才是有效。近几年来外泌体是精准医疗和转化医疗研究最大的热点，因此其安全性问题也备受重视。最近，有研究针对源于间充质干细胞的外泌体的临床治疗安全性展开。在该研究中，研究者对针对移植UCMSC-exo的安全性进行评估。方法是将UCMSC-exo置于健康家兔心脏血液中培养，观察溶血现象。为了分析其对于血管和肌肉的刺激、致热质、全身过敏和血液学指标的影响，将UCMSC-exo分别注射给家兔、豚鼠和大鼠。在家兔注射部位，血管和肌肉的组织学变化通过HE染色进行分析。过敏症状通过测量并记录豚鼠和家兔的直肠温度。测量大鼠体重，收集尾静脉用以评估肝功能或肾功能。结果提示，UCMSC-exo对于体重下降具有保护效果，并且没有肝、肾功能的不良反应。其他检测如溶血、血管和肌肉刺激、全身过敏反应、致热质和血液学指标均表示UCMSC-exo具有实用性。该研究表明，ucUCMSC-exo在动物模型上耐受性良好，为未来静脉注射外泌体临床治疗的安全性提供证据，但UCMSC-exo的安全性评估仍需要反复全面系统验证，进一步补充大型动物模型数据和多中心数据。

目前，外泌体的研究逐步应用于临床，但是还有许多问题需要解决。主要问题包括：

1.UCMSC-exo运用于临床的安全性虽有报道显示在小型动物模型上无明显不良反应，但尚无系统全面论证。

2.UCMSC-exo中各种物质（蛋白质、mRNA、miRNA、lncRNA等）的分选机制和不同理化条件下内含物的具体成分和功能尚不明确。

3.UCMSC-exo批量化生产的问题　基础实验阶段，研究者可以根据实验需求选择不同的分离纯化方法。但对于临床运用来说，获得既纯又多的具有生物活性的外泌体是人脐带间充质干细胞外泌体从实验室走向临床的必经之路。目前由于分离技术的限制，外泌体的产量和纯度往往不可兼得，这就限制了外泌体的临床应用。因此急需开发一种既保证外泌体产量，又能保证其纯度的分离纯化方法。

4.UCMSC-exo的异质性问题　同种细胞不同状态分泌的外泌体有所不同，同种细胞同一生理生化状态下分泌的外泌体也有不同，解析外泌体亚群分布规律是深入挖掘UCMSC-exo运用价值的前提。目前，外泌体的亚群分布及异质性问题尚不清楚。