間充質干細胞(MSC)廣泛應用于包括眼科在內的多種疾病治療研究。近年研究表明,MSC外泌體具有與MSC類似的生物學功能,可替代MSC用于多種疾病治療。外泌體是一類納米級的具有脂質雙分子層結構的小囊泡,可以介導細胞與細胞之間信號傳導,發揮多種生物學功能。由于外泌體特殊的生物學結構,可穿越生物屏障,因而有望作為藥物載體實現靶向運輸,成為眼部給藥的可選擇載體。
引用本文: 謝若天, 張曉敏. 間充質干細胞外泌體:眼部給藥的可選擇載體. 中華眼底病雜志, 2019, 35(2): 211-214. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2019.02.021 復制
間充質干細胞(MSC)是來源于中胚層的一類成體干細胞,具有自我更新和干細胞多能分化的潛能,可以分化為多種特異性的細胞,參與機體修復過程[1]。MSC可以向受損部位定向遷移、促進創傷愈合、抑制炎癥、調節免疫反應以及營養神經,目前已用于角膜堿燒傷、干眼、葡萄膜炎、視網膜缺血再灌注、視網膜變性、視網膜激光損傷、視神經損傷等多種眼病的治療研究[2-7]。既往研究表明,MSC的治療效果主要依賴于細胞的旁分泌效應,其可以分泌多種生長因子、細胞因子和趨化因子,可以抑制細胞凋亡、促進增生、促進血管形成和調節免疫反應[8]。除了可溶性因子,MSC分泌的外泌體也可介導MSC的多種生物學功能,已用于多種疾病治療研究[9]。由于MSC外泌體本身的生物學功能以及其特殊的生物學結構,有望作為藥物載體實現靶向運輸,成為眼部給藥的可選擇載體。現就MSC外泌體的應用及其在眼科的潛在應用價值進行作一綜述。
1 外泌體概述
外泌體是細胞分泌的一種納米級小囊泡,大小40~100 nm,有脂質雙分子層結構,包裹多種蛋白質、脂質、編碼和非編碼RNA等物質,可遞送至周圍或遠端細胞[10]。其來源于多泡體,細胞質膜內陷與在內質網分選的有效載體融合并在高爾基復合體中加工,形成多泡體。一部分多泡體與質膜融合釋放外泌體,另一部分多泡體與溶酶體結合而降解。幾乎機體所有細胞都可以分泌外泌體,其廣泛存在于血液、腦脊液、乳汁、尿液、唾液、羊水和胸水等各種體液中[11]。
外泌體表面表達參與形成其運輸所需的核內體分選復合物的ALIX和TSG10,還有CD9、CD63、CD81和CD82等四氮芥家族的膜蛋白,可以作為其鑒定標記物[12-13]。MSC外泌體除了表達外來體共同的表面標記物CD9和CD81外,還表達CD29、CD44、CD73等MSC細胞膜上的粘附分子。目前常用的外泌體分離方法有超速離心、密度梯度分離、磁珠免疫捕獲、聚合物沉淀和尺寸排阻層析法。
外泌體可通過自身配體與靶細胞的特異性受體結合、被靶細胞吞飲或與靶細胞膜融合將內容物傳遞至靶細胞等方式介導細胞信號傳導,改變細胞命運[14-15]。外泌體具有多種生物學作用,其功能與其來源細胞的類型有關。目前研究發現,外泌體在腫瘤的生長和遷移、組織損傷修復、免疫調節和抗原呈遞等方面均可發揮重要作用[16-18]。此外,外泌體還可作為生物標記物,其內部成分的改變可反映其來源細胞狀態和疾病,從而用于疾病的診斷和病情判斷[19]。
2 MSC外泌體的功能
MSC是分泌外泌體最為旺盛的細胞之一。研究發現,MSC外泌體具有與MSC相似的功能,主要包括以下幾個方面。(1)促進損傷修復。Lai等[20]發現,MSC外泌體可以發揮心肌保護作用,在小鼠急性心肌梗死后減少梗死面積。Arslan等[21]發現,破壞脂質雙分子層以后,MSC外泌體失去了心臟保護功能,證明外泌體可能是通過內吞或吞噬作用被H9C2心肌細胞攝取。該研究還發現,外泌體可以補充貧乏的糖酵解酶,提高心臟中的三磷酸腺苷和還原型輔酶的水平,顯著增加蛋白激酶B和糖原合成酶激酶磷酸化,減少氨基端激酶的促凋亡磷酸化;并由此推斷外泌體可補償缺血再灌注中心臟組織蛋白質的消耗,減少氧化應激,激活促進存活的信號,從而恢復其生物學功能,達到長期維持心臟功能減少不良重塑的效果。(2)神經保護作用。暴露于缺血組織的MSC通過釋放外泌體與星形膠質細胞和神經元進行信號傳導,組織中上調的miR-133b可促進大鼠中風后神經軸突的生長,幫助腦功能恢復[22]。進一步研究發現,外泌體可運輸miR-133b至星形膠質細胞,下調結締組織生長因子的表達,減少神經膠質疤痕的厚度,從而發揮神經保護作用[23]。(3)免疫調節作用。研究發現,胚胎干細胞分化的MSC外泌體可以推遲小鼠異體皮膚移植排斥反應,并上調調節性T細胞。進一步研究表明,MSC外泌體并不能抑制T細胞增生,但可以誘導單核細胞的抗炎M2表型,誘導抗炎的IL-10和TGF-β1上調,促炎因子IL-1β、IL-6、IL-12P40和TNF-α下調[24]。來自人骨髓的MSC分泌的包括外泌體在內的囊泡可以抑制B細胞的增生和分化,抑制IgM、IgG和IgA的產生從而發揮免疫抑制效應[25]。在頑固的人移植物抗宿主病(GVDH)中,MSC外泌體可以改善GVHD臨床癥狀,且無副作用,體外實驗顯示患者外周血單核細胞產生的促炎因子IL-1β、TNF-α和干擾素-γ顯著減少[26]。
上述MSC外泌體發揮作用的機制并未完全明了,一般認為外泌體內所包含的多種蛋白質和miRNA成分介導了其生物學作用。由于有脂質雙分子膜的保護,可以避免外泌體攜帶的蛋白質和miRNA在分泌到細胞外后被迅速降解,從而可在細胞外保持穩定的生物學活性,到達機體遠端發揮作用,并可長時間保持有效生物學功能。值得注意的是, MSC衍生的外泌體的內含物受其原始細胞所處的微環境的影響,用NO刺激MSC可以增加其外泌體中VEGF和miR-126的含量,從而增強外泌體的血管生成作用[27]。
基于上述生物學作用,MSC外泌體適用于眼部累及視網膜功能的損傷和炎癥性疾病。我們前期研究發現,在激光誘導的視網膜損傷小鼠模型中,玻璃體腔注射來自小鼠脂肪或人臍帶的MSC外泌體可通過下調人單核細胞趨化蛋白(MCP)1減少視網膜損傷,抑制細胞凋亡和巨噬細胞浸潤,從而保護視網膜結構和功能[28]。我們在大鼠實驗性自身免疫性葡萄膜炎(EAU)動物模型中發現,眼周注射人臍帶來源的MSC-MCP可以有效抑制EAU的發展,減輕視網膜炎癥和組織結構損傷,保護視網膜功能[29]。進一步研究表明,人來源的MSC-MCP不能抑制大鼠T細胞增生,但可抑制白細胞趨化[29]。Mead和Tomarev[30]發現,在大鼠的視神經損傷模型中,骨髓來源的MSC外泌體展現出顯著的神經保護和促神經生成作用。由此可見,MSC外泌體可以有效促進視網膜創傷修復,抑制炎癥和免疫,保護視網膜神經功能,具有較好的潛在臨床應用價值。
3 MSC外泌體作為載體
由于MSC外泌體內容物成分復雜,生物學作用也較為繁多,在用于特定疾病治療時可能療效較弱,或易引起其他副作用。細胞療法需要輸注大量的MSC,盡管MSC的免疫原性很低,相比于其他干細胞來說有更低的致瘤潛能,但是仍有潛在的致瘤、免疫排斥或肺栓塞的可能性。有研究表明,小鼠尾靜脈輸注MSC后1 h可在肺中檢測出MSC,其僅可存留24 h[31]。
與細胞療法相比,外泌體具有多種優勢。MSC外泌體相比于MSC有更低的免疫原性,無成瘤風險,且不會堵塞血管。在用于眼科治療時,MSC局部玻璃體腔注射可能會因細胞增生形成增生膜,導致玻璃體混濁或視網膜繼發損傷[32],而外泌體眼內注射則可有效避免這一問題。使用外泌體可以避免細胞自體采集的過程,且外泌體可以大規模生產,更為經濟實用。在體外,外泌體性能比較穩定,可以在?20℃保存并可反復凍融,因而與細胞相比,外泌體更易于儲存和運輸。此外,值得注意的是,由于外泌體是脂質雙分子層結構,易于穿過血眼、血腦屏障等體內屏障系統,能更有效地發揮治療作用。
如上所述,外泌體的脂質雙分子層可以保護其內含物免遭破壞,且有助于外泌體穿透屏障系統,可用于攜帶蛋白質、miRNA和小分子化合物等多種成分;其尺寸非常小,這使得它們能夠逃避單核吞噬細胞的快速清除作用,從而更好地傳遞藥物[33]。小鼠尾靜脈注射外泌體48 h后,仍可在肺和骨髓中檢測到外泌體[34]。此外,外泌體在體內廣泛存在,具有良好生物相容性,因而對于眼部或神經系統疾病來說,是較為理想的生物載體。
在實體瘤小鼠中應用相同劑量的游離化療藥物阿霉素和包裹阿霉素的外泌體,靶向運輸的外泌體展示出更強大的抗腫瘤作用[35]。鑒于外泌體膜蛋白的天然趨向和與靶細胞質膜的高效結合作用,包裹阿霉素的外泌體比包裹阿霉素的脂質體具有更強的抗腫瘤作用[35]。過表達針對Fas受體的小干擾RNA和抗miR-375的人骨髓來源的MSC外泌體可進入人的胰島細胞,改善其對炎性因子的反應[36]。外泌體還可以傳遞多種大分子蛋白質,過氧化氫酶可以通過裝載入納米聚合物后裝載入外泌體,用于治療炎癥和帕金森病等退行性疾病[37]。在帕金森小鼠模型中鼻腔給予裝載了過氧化氫酶的外泌體,可以在大腦中檢測到外泌體有效進入到細胞內部[38]。此外,還可通過對其膜成分進行改造,增強外泌體靶向遞送作用。攜帶病毒融合蛋白和血管性口炎病毒G蛋白的外泌體可以通過“膜編輯”過程融合和修飾質膜,從而促進生物活性蛋白質轉移進靶細胞[39]。
4 藥物加載方法
目前,將外源性分子加載入外泌體有兩大策略。一種是在分離后的外泌體中加載,一種是在外泌體生物發生過程中加載。在分離后的外泌體中加載外來物有共孵育、電穿孔和超聲處理等方法。
外泌體是包裹著液體的脂質雙分子層結構,所以理論上它可以包裹親脂親水的物質。姜黃素可以與外泌體共孵育形成復合物,這種復合物比游離的姜黃素有更強的抗炎作用,可以提高脂多糖引起的休克小鼠的存活率[40]。電穿孔是目前最常用的方法,將純化的外泌體與需要加載的外來物在電穿孔緩沖液中混合在一起,然后通過電脈沖擾亂外泌體的膜結構,形成自發孔,使外來物能夠進入外泌體,隨后在37℃下孵育,恢復外泌體的膜結構。通過電穿孔外泌體加載siRNA的效率可達到25%[41]。然而,電穿孔可能加劇外泌體聚集。有研究發現,用含有50 mmol/L海藻糖的磷酸鹽緩沖液作為脈沖介質可以降低電穿孔過程中外泌體的聚集,海藻糖不會使外泌體的形態發生改變,也不影響電穿孔過程中孔的形成[35, 42]。超聲處理可有效地將紫杉醇加載入外泌體中,提高抗腫瘤效果[43]。
將藥物加載入外泌體也可以在外泌體的產生過程中進行。通過過表達胞嘧啶脫氨酶融合尿嘧啶磷酸核糖轉移酶(CD-URPT)蛋白可以在外泌體中加載CD-URPT的mRNA和蛋白[44]。過表達miRNA-let7c的MSC可以通過外泌體上調腎臟中的miR-let7c表達從而減少腎臟損傷[45]。用miR-122表達質粒轉染脂肪來源的MSC,可以將miR-122包裹到外泌體中,運輸到肝癌細胞[46]。
5 存在問題與展望
基于其生物學結構和功能,MSC外泌體適用于眼部疾病的治療研究,可以作為眼部給藥的生物載體,具有較大的潛在應用價值,但目前基于外泌體的治療向臨床轉化仍面臨諸多問題。其分離效率還較低,分離方法眾多,得到的結果具有較大爭議,是否純化仍有待明確。即使在同一批次的外泌體內,不同大小、包裹著不同的蛋白質和RNA的外泌體亞群,對受體細胞可能會產生不同的影響[47]。此外,外泌體的作用以及機制需要進一步明了,國際細胞外囊泡學會在2014年就建議對目前描述的一些外泌體參與的反應進行謹慎合理的解釋[48]。也有多項研究結果顯示,MSC外泌體可以促進新生血管生成,在用于某些眼部疾病治療時則存在促進血管新生的風險。因而,為了利用外泌體的種種優勢,并提高其針對特定性疾病的療效,將外泌體作為載體,對其表面成分或內容物進行改造,提高其治療效果,增強其靶向治療能力,已成為現階段研究重點。總之,進一步理解外泌體的特性、改進分離方法、提高其治療的靶向性和有效性,對于未來外泌體在臨床的應用至關重要。
間充質干細胞(MSC)是來源于中胚層的一類成體干細胞,具有自我更新和干細胞多能分化的潛能,可以分化為多種特異性的細胞,參與機體修復過程[1]。MSC可以向受損部位定向遷移、促進創傷愈合、抑制炎癥、調節免疫反應以及營養神經,目前已用于角膜堿燒傷、干眼、葡萄膜炎、視網膜缺血再灌注、視網膜變性、視網膜激光損傷、視神經損傷等多種眼病的治療研究[2-7]。既往研究表明,MSC的治療效果主要依賴于細胞的旁分泌效應,其可以分泌多種生長因子、細胞因子和趨化因子,可以抑制細胞凋亡、促進增生、促進血管形成和調節免疫反應[8]。除了可溶性因子,MSC分泌的外泌體也可介導MSC的多種生物學功能,已用于多種疾病治療研究[9]。由于MSC外泌體本身的生物學功能以及其特殊的生物學結構,有望作為藥物載體實現靶向運輸,成為眼部給藥的可選擇載體。現就MSC外泌體的應用及其在眼科的潛在應用價值進行作一綜述。
1 外泌體概述
外泌體是細胞分泌的一種納米級小囊泡,大小40~100 nm,有脂質雙分子層結構,包裹多種蛋白質、脂質、編碼和非編碼RNA等物質,可遞送至周圍或遠端細胞[10]。其來源于多泡體,細胞質膜內陷與在內質網分選的有效載體融合并在高爾基復合體中加工,形成多泡體。一部分多泡體與質膜融合釋放外泌體,另一部分多泡體與溶酶體結合而降解。幾乎機體所有細胞都可以分泌外泌體,其廣泛存在于血液、腦脊液、乳汁、尿液、唾液、羊水和胸水等各種體液中[11]。
外泌體表面表達參與形成其運輸所需的核內體分選復合物的ALIX和TSG10,還有CD9、CD63、CD81和CD82等四氮芥家族的膜蛋白,可以作為其鑒定標記物[12-13]。MSC外泌體除了表達外來體共同的表面標記物CD9和CD81外,還表達CD29、CD44、CD73等MSC細胞膜上的粘附分子。目前常用的外泌體分離方法有超速離心、密度梯度分離、磁珠免疫捕獲、聚合物沉淀和尺寸排阻層析法。
外泌體可通過自身配體與靶細胞的特異性受體結合、被靶細胞吞飲或與靶細胞膜融合將內容物傳遞至靶細胞等方式介導細胞信號傳導,改變細胞命運[14-15]。外泌體具有多種生物學作用,其功能與其來源細胞的類型有關。目前研究發現,外泌體在腫瘤的生長和遷移、組織損傷修復、免疫調節和抗原呈遞等方面均可發揮重要作用[16-18]。此外,外泌體還可作為生物標記物,其內部成分的改變可反映其來源細胞狀態和疾病,從而用于疾病的診斷和病情判斷[19]。
2 MSC外泌體的功能
MSC是分泌外泌體最為旺盛的細胞之一。研究發現,MSC外泌體具有與MSC相似的功能,主要包括以下幾個方面。(1)促進損傷修復。Lai等[20]發現,MSC外泌體可以發揮心肌保護作用,在小鼠急性心肌梗死后減少梗死面積。Arslan等[21]發現,破壞脂質雙分子層以后,MSC外泌體失去了心臟保護功能,證明外泌體可能是通過內吞或吞噬作用被H9C2心肌細胞攝取。該研究還發現,外泌體可以補充貧乏的糖酵解酶,提高心臟中的三磷酸腺苷和還原型輔酶的水平,顯著增加蛋白激酶B和糖原合成酶激酶磷酸化,減少氨基端激酶的促凋亡磷酸化;并由此推斷外泌體可補償缺血再灌注中心臟組織蛋白質的消耗,減少氧化應激,激活促進存活的信號,從而恢復其生物學功能,達到長期維持心臟功能減少不良重塑的效果。(2)神經保護作用。暴露于缺血組織的MSC通過釋放外泌體與星形膠質細胞和神經元進行信號傳導,組織中上調的miR-133b可促進大鼠中風后神經軸突的生長,幫助腦功能恢復[22]。進一步研究發現,外泌體可運輸miR-133b至星形膠質細胞,下調結締組織生長因子的表達,減少神經膠質疤痕的厚度,從而發揮神經保護作用[23]。(3)免疫調節作用。研究發現,胚胎干細胞分化的MSC外泌體可以推遲小鼠異體皮膚移植排斥反應,并上調調節性T細胞。進一步研究表明,MSC外泌體并不能抑制T細胞增生,但可以誘導單核細胞的抗炎M2表型,誘導抗炎的IL-10和TGF-β1上調,促炎因子IL-1β、IL-6、IL-12P40和TNF-α下調[24]。來自人骨髓的MSC分泌的包括外泌體在內的囊泡可以抑制B細胞的增生和分化,抑制IgM、IgG和IgA的產生從而發揮免疫抑制效應[25]。在頑固的人移植物抗宿主病(GVDH)中,MSC外泌體可以改善GVHD臨床癥狀,且無副作用,體外實驗顯示患者外周血單核細胞產生的促炎因子IL-1β、TNF-α和干擾素-γ顯著減少[26]。
上述MSC外泌體發揮作用的機制并未完全明了,一般認為外泌體內所包含的多種蛋白質和miRNA成分介導了其生物學作用。由于有脂質雙分子膜的保護,可以避免外泌體攜帶的蛋白質和miRNA在分泌到細胞外后被迅速降解,從而可在細胞外保持穩定的生物學活性,到達機體遠端發揮作用,并可長時間保持有效生物學功能。值得注意的是, MSC衍生的外泌體的內含物受其原始細胞所處的微環境的影響,用NO刺激MSC可以增加其外泌體中VEGF和miR-126的含量,從而增強外泌體的血管生成作用[27]。
基于上述生物學作用,MSC外泌體適用于眼部累及視網膜功能的損傷和炎癥性疾病。我們前期研究發現,在激光誘導的視網膜損傷小鼠模型中,玻璃體腔注射來自小鼠脂肪或人臍帶的MSC外泌體可通過下調人單核細胞趨化蛋白(MCP)1減少視網膜損傷,抑制細胞凋亡和巨噬細胞浸潤,從而保護視網膜結構和功能[28]。我們在大鼠實驗性自身免疫性葡萄膜炎(EAU)動物模型中發現,眼周注射人臍帶來源的MSC-MCP可以有效抑制EAU的發展,減輕視網膜炎癥和組織結構損傷,保護視網膜功能[29]。進一步研究表明,人來源的MSC-MCP不能抑制大鼠T細胞增生,但可抑制白細胞趨化[29]。Mead和Tomarev[30]發現,在大鼠的視神經損傷模型中,骨髓來源的MSC外泌體展現出顯著的神經保護和促神經生成作用。由此可見,MSC外泌體可以有效促進視網膜創傷修復,抑制炎癥和免疫,保護視網膜神經功能,具有較好的潛在臨床應用價值。
3 MSC外泌體作為載體
由于MSC外泌體內容物成分復雜,生物學作用也較為繁多,在用于特定疾病治療時可能療效較弱,或易引起其他副作用。細胞療法需要輸注大量的MSC,盡管MSC的免疫原性很低,相比于其他干細胞來說有更低的致瘤潛能,但是仍有潛在的致瘤、免疫排斥或肺栓塞的可能性。有研究表明,小鼠尾靜脈輸注MSC后1 h可在肺中檢測出MSC,其僅可存留24 h[31]。
與細胞療法相比,外泌體具有多種優勢。MSC外泌體相比于MSC有更低的免疫原性,無成瘤風險,且不會堵塞血管。在用于眼科治療時,MSC局部玻璃體腔注射可能會因細胞增生形成增生膜,導致玻璃體混濁或視網膜繼發損傷[32],而外泌體眼內注射則可有效避免這一問題。使用外泌體可以避免細胞自體采集的過程,且外泌體可以大規模生產,更為經濟實用。在體外,外泌體性能比較穩定,可以在?20℃保存并可反復凍融,因而與細胞相比,外泌體更易于儲存和運輸。此外,值得注意的是,由于外泌體是脂質雙分子層結構,易于穿過血眼、血腦屏障等體內屏障系統,能更有效地發揮治療作用。
如上所述,外泌體的脂質雙分子層可以保護其內含物免遭破壞,且有助于外泌體穿透屏障系統,可用于攜帶蛋白質、miRNA和小分子化合物等多種成分;其尺寸非常小,這使得它們能夠逃避單核吞噬細胞的快速清除作用,從而更好地傳遞藥物[33]。小鼠尾靜脈注射外泌體48 h后,仍可在肺和骨髓中檢測到外泌體[34]。此外,外泌體在體內廣泛存在,具有良好生物相容性,因而對于眼部或神經系統疾病來說,是較為理想的生物載體。
在實體瘤小鼠中應用相同劑量的游離化療藥物阿霉素和包裹阿霉素的外泌體,靶向運輸的外泌體展示出更強大的抗腫瘤作用[35]。鑒于外泌體膜蛋白的天然趨向和與靶細胞質膜的高效結合作用,包裹阿霉素的外泌體比包裹阿霉素的脂質體具有更強的抗腫瘤作用[35]。過表達針對Fas受體的小干擾RNA和抗miR-375的人骨髓來源的MSC外泌體可進入人的胰島細胞,改善其對炎性因子的反應[36]。外泌體還可以傳遞多種大分子蛋白質,過氧化氫酶可以通過裝載入納米聚合物后裝載入外泌體,用于治療炎癥和帕金森病等退行性疾病[37]。在帕金森小鼠模型中鼻腔給予裝載了過氧化氫酶的外泌體,可以在大腦中檢測到外泌體有效進入到細胞內部[38]。此外,還可通過對其膜成分進行改造,增強外泌體靶向遞送作用。攜帶病毒融合蛋白和血管性口炎病毒G蛋白的外泌體可以通過“膜編輯”過程融合和修飾質膜,從而促進生物活性蛋白質轉移進靶細胞[39]。
4 藥物加載方法
目前,將外源性分子加載入外泌體有兩大策略。一種是在分離后的外泌體中加載,一種是在外泌體生物發生過程中加載。在分離后的外泌體中加載外來物有共孵育、電穿孔和超聲處理等方法。
外泌體是包裹著液體的脂質雙分子層結構,所以理論上它可以包裹親脂親水的物質。姜黃素可以與外泌體共孵育形成復合物,這種復合物比游離的姜黃素有更強的抗炎作用,可以提高脂多糖引起的休克小鼠的存活率[40]。電穿孔是目前最常用的方法,將純化的外泌體與需要加載的外來物在電穿孔緩沖液中混合在一起,然后通過電脈沖擾亂外泌體的膜結構,形成自發孔,使外來物能夠進入外泌體,隨后在37℃下孵育,恢復外泌體的膜結構。通過電穿孔外泌體加載siRNA的效率可達到25%[41]。然而,電穿孔可能加劇外泌體聚集。有研究發現,用含有50 mmol/L海藻糖的磷酸鹽緩沖液作為脈沖介質可以降低電穿孔過程中外泌體的聚集,海藻糖不會使外泌體的形態發生改變,也不影響電穿孔過程中孔的形成[35, 42]。超聲處理可有效地將紫杉醇加載入外泌體中,提高抗腫瘤效果[43]。
將藥物加載入外泌體也可以在外泌體的產生過程中進行。通過過表達胞嘧啶脫氨酶融合尿嘧啶磷酸核糖轉移酶(CD-URPT)蛋白可以在外泌體中加載CD-URPT的mRNA和蛋白[44]。過表達miRNA-let7c的MSC可以通過外泌體上調腎臟中的miR-let7c表達從而減少腎臟損傷[45]。用miR-122表達質粒轉染脂肪來源的MSC,可以將miR-122包裹到外泌體中,運輸到肝癌細胞[46]。
5 存在問題與展望
基于其生物學結構和功能,MSC外泌體適用于眼部疾病的治療研究,可以作為眼部給藥的生物載體,具有較大的潛在應用價值,但目前基于外泌體的治療向臨床轉化仍面臨諸多問題。其分離效率還較低,分離方法眾多,得到的結果具有較大爭議,是否純化仍有待明確。即使在同一批次的外泌體內,不同大小、包裹著不同的蛋白質和RNA的外泌體亞群,對受體細胞可能會產生不同的影響[47]。此外,外泌體的作用以及機制需要進一步明了,國際細胞外囊泡學會在2014年就建議對目前描述的一些外泌體參與的反應進行謹慎合理的解釋[48]。也有多項研究結果顯示,MSC外泌體可以促進新生血管生成,在用于某些眼部疾病治療時則存在促進血管新生的風險。因而,為了利用外泌體的種種優勢,并提高其針對特定性疾病的療效,將外泌體作為載體,對其表面成分或內容物進行改造,提高其治療效果,增強其靶向治療能力,已成為現階段研究重點。總之,進一步理解外泌體的特性、改進分離方法、提高其治療的靶向性和有效性,對于未來外泌體在臨床的應用至關重要。