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第五节 脐带间充质干细胞外泌体的技术发展趋势
一、脐带间充质干细胞外泌体研究的意义
目前UCMSC广泛应用于组织再生修复领域。与UCMSC比较,作为非细胞成分的UCMSC-exo具有操作更简便(分离方法相对简单,直接使用)、性能更稳定(-80℃保存2年仍能保持其生物学功能)、避免UCMSC自身不良反应等特点。与可溶性信号转导物质不同,外泌体的脂质双分子层结构使其所传递信号物质不会被细胞外介质稀释,这种“载体式”信号转导方式使MV具备更好的信号转导效率。因此,UCMSC-exo在再生医学方面具有广阔的应用前景。
二、脐带间充质干细胞外泌体研究的重点方向
虽然大量科研成果不断涌现,但是在脐带间充质干细胞外泌体的研究中,仍然存在一些根本性问题没有解决,这些问题也是未来脐带间充质干细胞来源外泌体转化研究的重点领域。
1.UCMSC-exo蛋白质组学研究
蛋白质组学技术作为表征外泌体蛋白质组的强大工具,为其定性、定量分析提供了坚实的基础,也为后续的生物学探索指明了道路。然而,外泌体的蛋白质组分析尚存在几点不足:①难以确定外泌体蛋白质的来源,如无法区分鉴定得到的蛋白质来源于血清蛋白质还是血清外泌体;②难以获得某些组织分泌的外泌体,如脑、肝脏等组织;③外泌体样品预处理的分析时间长、通量低,不能满足临床体液样品的高通量检测;④由于外泌体的封闭性,难以开展外泌体蛋白质的后续功能研究。因此,后续工作中应进一步拓展外泌体的分析范围、挖掘外泌体蛋白质的翻译后修饰和潜在功能、提高外泌体蛋白质组的分析灵敏度和分析通量。
2.UCMSC-exo批量生产技术
已经有越来越多的文献资料证明了MSC-exo具有和MSC类似的损伤修复,免疫调节功能。但存在一个难以突破的瓶颈,即要将MSC-exo转化运用到临床上需要建立一套快速获取大批量具有良好生物学活性,结构完整,纯度较高,且成本低廉的生产技术体系。
3.UCMSC-exo的功能
和其他细胞来源的外泌体一样,脐带间充质干细胞来源的外泌体也具有异质性,即使是同一种细胞来源的外泌体也有不同的亚群,不同理化性质下细胞分泌外泌体也不同。这就为外泌体临床转化运用的标准化增加了困难。因此,搞清楚外泌体分泌和分选的机制,以及不同理化性质或不同亚群的外泌体的功能差异,是未来干细胞来源外泌体研究的一个重要研究方向。
4.UCMSC-exo在体内的定位和作用机制
和脐带间充质干细胞不同,外泌体作为一种微小囊泡,难以在体内准确定位。且外泌体几乎存在于所有组织,细胞,体液中,因此想要在背景如此杂乱的胞外囊泡大军中对治疗用UCMSC-exo准确定位和实时跟踪非常困难。但这又是UCMSC-exo疗效机制的一个重要研究方面,因此外泌体的跟踪定位技术也将是未来外泌体研究领域的研究难点和重点。
三、脐带间充质干细胞来源外泌体的前景
1.市场需求巨大
脐带间充质干细胞巨大的市场需要背后存在一个问题,就是细胞难以保存,需要依赖专业的实验室和严格的质量控制。而外泌体更像是一种常规制剂,可以在任何情况下随取随用,更利于临床的管理和运用。越来越多的研究成果表明,脐带间充质干细胞的疗效机制依赖于其分泌的外泌体,且有研究证明UCMSC及其分泌的外泌体在某些损伤类疾病中的疗效不相上下。因此,如果将来在外泌体快速分离提取技术突破的情况下,从便携性和安全性来说,脐带间充质干细胞源外泌体比脐带间充质干细胞可能更具前景。
此外,在肿瘤研究领域,已经开展了许多以外泌体为载体的新型靶向药物的开发。同理,针对UCMSC-exo进行改造获得特异性更强,针对性更佳的外泌体制剂将有巨大商业前景。
2.外泌体技术发展迅速
不论是脐带间充质干细胞还是其他细胞来源的外泌体技术,目前都在以一种惊人的速度快速向前发展。最明显的就是外泌体的功能研究,2016年我国外泌体研究尚处在分离提纯阶段,因为那时外泌体的分离基本上依赖于超高速离心,而超高速离心机价格昂贵,维护也比较困难,因此除北上广较大的科研单位以外,其他地方的实验室几乎没有条件开展相关的研究。但随后出现了越来越多的外泌体快速分离的商品化试剂盒、柱子,虽然这些方法尚有不足之处,但对于外泌体理化性质的分析是基本能够满足的,这给许多对外泌体感兴趣但是不具有超高速离心设备的实验团队提供了便利。因此在短短1年的时间,涌现了大量关于外泌体功能的文章,这些工作从不同角度展示了MSC-exo或者其他来源外泌体的功能。夯实了外泌体研究的重大科研地位。
3.广阔的医疗前景
脐带间充质干细胞来源外泌体的功能决定了其广大的医用前景甚至军事运用前景。外泌体有望成为继干细胞之后临床上许多难治性疾病,比如系统性红斑狼疮、过敏性紫癜、损伤类疾病、衰老性疾病等的新的治疗手段。
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