微囊泡(MVs)是指從細胞表面脫落或分泌的小圓球形膜樣結構, 含有母細胞來源脂質、蛋白和遺傳物質。近年來, MVs作為細胞間信息傳遞的新途徑正逐漸引起學者們關注。干細胞來源MVs通過細胞內化作用可轉移生物活性物質進入靶細胞, 在組織損傷模型中可重編程損傷組織細胞表型, 促進組織再生和修復。其作用機制與MVs富含生物活性脂質、抗凋亡因子、生長因子或細胞因子, 轉移mRNA和調控miRNA到損傷組織細胞, 調控靶細胞功能有關。因此, 開發干細胞來源MVs應用于組織再生和修復治療, 可作為一種安全有效的無細胞治療策略。
引用本文： 殷慧群, 姜宏. 干細胞微囊泡在組織損傷修復中的應用前景. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(3): 688-692. doi: 10.7507/1001-5515.20150125 復制
引言
微囊泡(microvesicles，MVs)是指直徑范圍為20～1 000 nm不同類型的膜包裹結構，可從多種類型細胞中釋放，也可被多種細胞攝入，含有與母細胞相似的脂類、蛋白質、mRNA、miRNA和細胞器，可通過改變基因調控網絡和(或)表觀遺傳程序參與調控機體正常生理功能和異常病理進程，在細胞凋亡、免疫調控、腫瘤遷移、病毒擴散等方面起重要作用。目前，MVs作為一種新型的細胞間信號轉導載體，正逐漸引起學者們關注。現對MVs的生物學特征，干細胞來源MVs在再生醫學中的應用研究進展、未來發展方向和挑戰綜述如下。
1 MVs的生物學特征
1.1 MVs的形成和釋放
MVs是從細胞表面脫落或分泌的小圓球形膜樣結構，在血液和其它體液中可檢測到兩種類型MVs，即外核體(exosomes)和脫落囊泡(shedding vesicles)[1]。兩者之間沒有嚴格的鑒別標準，主要差異為囊泡產生的方式和生理生化特征。外核體是指大小比較均一，約30～120 nm的雙層膜小囊泡，來自于細胞內涵體膜區室，由微泡體外膜和細胞膜融合后釋放到胞外環境或體液中，此過程依賴于細胞骨架激活的胞外分泌，具體機制不清楚，機體內多種細胞均能分泌外核體，在活化狀態下細胞分泌顯著增加。分泌的外核體可被周邊細胞，或通過血液循環及其它體液被遠處組織細胞攝取利用[2]。在細胞內，高爾基體運輸可溶性因子到細胞表面過程中同時伴有外核體的釋放。因此，體外培養細胞的培養基中往往同時含有可溶性因子和MVs。
脫落囊泡，也稱之為microparticles，直徑通常在100～1 000 nm之間，成分中含有與母細胞膜相似的脂類和蛋白，也可能包含胞質中細胞器和部分mRNA。脫落囊泡產生過程與胞質內鈣離子濃度的增加和細胞骨架的重構有關，鈣離子通過激活胞質內蛋白酶影響細胞骨架結構，鈣蛋白酶和凝溶膠蛋白裂解骨架蛋白的網狀結構，造成細胞骨架破壞，使細胞膜以“出苞”方式釋放囊泡[3]。MVs的脫落是一種生理現象，伴隨著細胞的活化和生長。有趣的是，與緩慢生長細胞相比，快速增殖細胞傾向于分泌更多的MVs。
1.2 MVs介導的細胞間信息交流機制
研究表明，MVs含有母細胞來源蛋白(如信號蛋白、轉錄調控因子、逆轉錄酶和跨膜蛋白等)、RNA(mRNA、非編碼mRNA)和DNA(基因組DNA和互補DNA)，以及完整的細胞器如線粒體等[4]。MVs可通過不同的機制調節靶細胞功能：①MVs表達表面分子，通過表面攜帶的配體與靶細胞受體結合，作為信號復合物直接激活靶細胞。②MVs通過細胞膜融合轉導受體和/或生物活性脂質進入靶細胞，或通過細胞吞噬作用攝取MVs內含物，使靶細胞呈現相關受體表型及調控靶細胞功能。③MVs可橫向轉移遺傳信息，MVs在形成過程中可將母細胞質中的成分(多肽或mRNA)一起包裹，傳遞到靶細胞，使其具有新的生物學功能或遺傳特征。另外，MVs還可作為載體轉移傳染性因子或完整的細胞器，在特定情況下，MVs能以載體形式將病毒(如HIV或朊病毒)傳遞給其它細胞并影響靶細胞內信號轉導通路[3]。某些因素刺激可增加細胞釋放MVs，例如：細胞活化，低氧或輻射，氧化損傷，暴露于活化的補體級聯反應蛋白中等[5]。
2 干細胞來源MVs再生醫學領域研究進展
間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)具備多向分化潛能，能遷移至組織損傷部位，可作為理想的種子細胞應用于衰老和病變引起的組織器官損傷修復。目前MSCs移植已在骨組織損傷、心肌梗死、腎、肺、腦、肝損傷(如毒性藥物、缺血再灌注損傷)中廣泛開展應用[6]，但也存在一些問題，如干細胞在組織損傷部位存活率低，分化潛能有限等。因此，有學者對MSCs的可塑性及轉分化作用提出了質疑，認為移植的MSCs在組織損傷部位的積極作用主要與MSCs的旁分泌效應有關，因為MSCs可分泌一些可溶性生物活性因子，能夠抑制細胞凋亡和纖維化，促進血管再生和刺激組織內在祖細胞有絲分裂和/或分化，并調節免疫反應促進損傷組織修復再生[7-8]。除可溶性因子外，MSCs亦可分泌MVs，且越來越多的證據表明，MVs在組織損傷器官功能恢復過程中可能起到了重要的或被低估的作用。不同來源干細胞，如造血干細胞、間充質干細胞、脂肪干細胞、神經干細胞和心肌干細胞等釋放的MVs在不同的實驗模型中，均能有效地抑制損傷組織細胞凋亡，刺激其增殖和促進微血管再生[9-11]。因此，開發利用干細胞來源MVs應用于組織再生和修復治療，將是一種有效的替代干細胞的治療策略。
2.1 MSCs來源MVs與心肌組織損傷修復
2007年Timmers等[12]通過豬和小鼠心肌缺血再灌注損傷模型，發現再灌注前經靜脈給予人胚胎干細胞分化的MSCs條件培養基能顯著減少心肌梗塞面積，起到心臟保護作用，認為MSCs分泌的保護性外核體在其中發揮主要作用。考慮到胚胎干細胞應用的局限性和生成MVs需要大量細胞，費用較高，該課題組采用Myc永生化胚胎干細胞分化的MSCs來源MVs(MSCs-MVs)，結果顯示這些細胞來源MVs同樣具有心臟保護功能[13]。隨后進一步發現MSCs來源的外核體能夠對心肌缺血提供保護，其機制與MVs轉移miRNAs has-let-7b和has-let-7g有關[14]。Yu等[15]研究發現，轉導GATA-4基因的MSCs-MVs內存在抗凋亡miR-221的高表達，且能被心肌細胞快速內化，起到心肌保護作用。
2.2 MSCs來源MVs與腎臟組織損傷修復
2009年Bruno等[16]報道，人骨髓MSCs-MVs在腎臟組織損傷修復過程中可起到與MSCs移植相似的作用，在體外實驗和甘油誘導的嚴重聯合免疫缺陷(severe combined immunodeficiency, SCID)小鼠急性腎損傷模型中均能促進腎小管上皮細胞增殖，且效應為RNA依賴性，通過RNase預處理MVs，保護效應隨即消失，提示保護效應與MVs傳遞的mRNA有關。進一步分析揭示MSCs-MVs可轉移與間充質表型、轉錄控制、增殖和免疫調控等相關的特定mRNAs，這些mRNA隨后在損傷組織細胞內翻譯成蛋白，與可溶性因子一起增強MSCs的治療效應。Collino等[17]在體外和體內實驗中也證實MVs可有效轉移特定的miRNAs和mRNAs，并在受體細胞內翻譯成相關蛋白。隨后，該課題組在順鉑誘導的SCID鼠急性致死性腎損傷實驗中發現，一次給予人MSCs-MVs能夠改善腎臟組織形態的結構和功能，增加存活小鼠數，但不能阻止腎小管慢性持續損傷；而多次給予MVs后，小鼠死亡數進一步減少，21 d后存活小鼠顯示正常的腎臟組織結構和功能，其機制與MVs誘導的腎小管上皮細胞抗凋亡基因(Bcl-xL、Bcl2等)的上調和促凋亡基因(Casp1、Casp8和淋巴毒素-α)下調有關[18]。此外，MSCs-MVs對腎臟缺血再灌注損傷[11]和殘余腎模型中腎損傷[19]均有一定的保護作用。
另外，Zhu等[9]報道人MSCs-MVs能夠轉移角化細胞生長因子(keratinocyte growth factor，KGF)mRNA到損傷肺泡內表達，對大腸桿菌內毒素誘導的急性肺損傷具有治療作用。
2.3 其它干細胞來源MVs與組織損傷修復
2010年Herrera等[20]研究發現，在切除70%肝實質的大鼠模型中，注入人肝臟干細胞來源MVs穿梭mRNA(MV-shuttled mRNA)，可加速肝臟形態和功能恢復。MVs與肝細胞體外共培養顯示，人肝臟干細胞來源MVs可刺激人和大鼠肝臟細胞增殖并抑制細胞凋亡。
此外，內皮祖細胞來源MVs可促進組織再生和血管形成。2012年，Ranghino等[21]報道內皮祖細胞來源MVs在SCID鼠后肢缺血模型中可促進新生血管形成和組織再生。Cantaluppi等[22]報道內皮祖細胞來源MVs通過轉移促血管生成miRNAs miR-126和miR-296，可重編程殘存腎臟組織細胞，對腎臟缺血-再灌注損傷起到保護作用。并且這種MVs轉移的miR-126和miR-296在體外也可促進胰島血管再生，誘導胰島內皮細胞增殖，遷移和抑制細胞凋亡，其機制與MVs誘導的胰島內皮細胞PI3K-Akt和eNOS信號轉導途徑的激活有關[23]。
人腎臟干/祖細胞對腎小管內皮細胞的修復作用是通過TLR2受體(Toll-like receptor 2)完成的，其中MVs轉移的抑制素A(inhibin-A)和微泡穿梭核心蛋白聚糖(MVs-shuttled decorin)在細胞修復過程中起至關重要的作用[24]。此外，腎外干細胞通過分泌生長因子，轉移MVs和免疫調節作用，均有助于腎臟組織損傷修復[25]。
胚胎干細胞來源MVs可誘導視網膜Müller細胞內與多能性、細胞增殖和早期視覺相關基因上調，這些基因與視網膜的保護和重塑相關，并可下調瘢痕相關基因、參與分化和細胞周期阻滯miRNA[26]。
2.4 干細胞來源MVs介導組織損傷修復機制
MVs內生物活性成分依賴于來源細胞。通過微陣列比較骨髓和肝MSCs及它們釋放的MVs內miRNA圖譜，發現部分miRNAs同時存在于MVs和來源細胞內，部分miRNAs選擇性存在于MVs，部分miRNAs僅存在于母細胞內，認為MSCs-MVs存在控制miRNAs的分選機制，由于沒有精確的定量分析和功能實驗，這些結果間的相關性尚不清楚。但當靶細胞缺乏某些miRNAs時，通過MVs選擇性轉移這些miRNAs或許有特殊作用[17]。通過基因芯片分析顯示，在MSCs和MSCs-MVs中同時存在的miRNAs，主要與生長發育、細胞存活和分化作用相關，而一些在MSCs-MVs內富含的miRNAs主要與免疫細胞調控有關[27]。
除遺傳物質外，MVs內蛋白的作用也同等重要。Kim等首次應用蛋白質譜分析骨髓MSCs-MVs，確定了730種蛋白，功能分析顯示MSCs-MVs內不僅含有與細胞增殖、粘附、遷移和形態變化等細胞進程相關的蛋白，而且含有大量表面受體(如PDGFRB、EGFR和PLAUR)、信號通路分子(如RAS-MAPK、RHO和CDC42等)以及細胞黏附分子和MSCs抗原，這些分子可能與MSCs-MVs的生物學效應有關[28]。
因此，干細胞來源MVs介導的修復作用可能與以下因素有關：①MVs富含生物活性脂質；②MVs膜表面含有抗凋亡和刺激生長的細胞因子，如VEGF、SCF；③MVs可通過轉移mRNA、調控miRNA和蛋白提高整個細胞功能。在組織損傷環境中，MVs介導的遺傳信息轉移一方面可誘導干細胞分化為組織細胞，另一方面，從干細胞來源MVs可誘導組織細胞去分化，重新進入細胞周期分化為鄰近損傷組織的細胞類型刺激組織再生，其中MVs介導的mRNA和miRNA轉移可影響靶細胞表型和生物學特征[29]。
3 問題與展望
基于MVs在再生醫學領域具有與來源細胞相似的有益作用，有可能通過大規模生產MVs，或修飾其結構來達到更好的治療效應。如通過控制細胞培養條件刺激細胞釋放更多的MVs，通過遺傳修飾來源細胞定制更適合治療目的MVs。其次，以MVs為基礎的治療將為誘導性多潛能干細胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)的臨床應用開辟新的途徑，由于iPSCs形成畸胎瘤的高風險性限制了其在體內的應用，但如果將病人來源iPSCs產生的MVs應用于組織再生治療，可大大降低這種風險。再次，外核體是由天然非合成的非病毒成分組成，體積小，易穿透生物膜，使其更容易被遞送到靶細胞，并且雙層脂質結構可防止內部RNA和蛋白質降解，是一種理想的潛在基因治療載體。2011年Alvarez-Erviti等[30]首次報道應用修飾后小鼠外核體遞送外源性遺傳物質(siRNA)，成功地促使腦組織特定基因沉默。將這種外核體注射到健康小鼠體內，沒有出現不良免疫反應，提示這是一種相對安全的治療模式。
雖然眾多研究結果表明未修飾的和修飾的MVs具有治療相關性，是一種潛在的、有吸引力的治療手段和研究方向。然而，MVs的應用研究領域仍然有幾個基本問題需要解決。例如，獲取大量MVs的方法和操作的可重復性，不同來源MVs效力標準的確定等。盡管動物實驗初步研究顯示MVs的給予是安全的，但仍需相關實驗調查其長期的安全性。此外，在臨床應用之前，MVs的生物分布和持續生物效應，安全應用領域范圍和有效劑量等還需要進一步研究。
綜上所述，干細胞MVs可模擬干細胞的積極作用，是一種潛在的可供選擇的治療組織損傷的方法。MVs通過轉移生物活性脂質、蛋白、mRNA和miRNA到靶細胞，可影響細胞的表型和功能，有助于組織再生和修復。從干細胞培養基中大規模提取MVs，通過基因功能改造定制特定功能MVs將更有助于組織損傷的再生治療。未來仍需進行多方面研究，更好地理解MVs的生物學特性和功能。
引言
微囊泡(microvesicles，MVs)是指直徑范圍為20～1 000 nm不同類型的膜包裹結構，可從多種類型細胞中釋放，也可被多種細胞攝入，含有與母細胞相似的脂類、蛋白質、mRNA、miRNA和細胞器，可通過改變基因調控網絡和(或)表觀遺傳程序參與調控機體正常生理功能和異常病理進程，在細胞凋亡、免疫調控、腫瘤遷移、病毒擴散等方面起重要作用。目前，MVs作為一種新型的細胞間信號轉導載體，正逐漸引起學者們關注。現對MVs的生物學特征，干細胞來源MVs在再生醫學中的應用研究進展、未來發展方向和挑戰綜述如下。
1 MVs的生物學特征
1.1 MVs的形成和釋放
MVs是從細胞表面脫落或分泌的小圓球形膜樣結構，在血液和其它體液中可檢測到兩種類型MVs，即外核體(exosomes)和脫落囊泡(shedding vesicles)[1]。兩者之間沒有嚴格的鑒別標準，主要差異為囊泡產生的方式和生理生化特征。外核體是指大小比較均一，約30～120 nm的雙層膜小囊泡，來自于細胞內涵體膜區室，由微泡體外膜和細胞膜融合后釋放到胞外環境或體液中，此過程依賴于細胞骨架激活的胞外分泌，具體機制不清楚，機體內多種細胞均能分泌外核體，在活化狀態下細胞分泌顯著增加。分泌的外核體可被周邊細胞，或通過血液循環及其它體液被遠處組織細胞攝取利用[2]。在細胞內，高爾基體運輸可溶性因子到細胞表面過程中同時伴有外核體的釋放。因此，體外培養細胞的培養基中往往同時含有可溶性因子和MVs。
脫落囊泡，也稱之為microparticles，直徑通常在100～1 000 nm之間，成分中含有與母細胞膜相似的脂類和蛋白，也可能包含胞質中細胞器和部分mRNA。脫落囊泡產生過程與胞質內鈣離子濃度的增加和細胞骨架的重構有關，鈣離子通過激活胞質內蛋白酶影響細胞骨架結構，鈣蛋白酶和凝溶膠蛋白裂解骨架蛋白的網狀結構，造成細胞骨架破壞，使細胞膜以“出苞”方式釋放囊泡[3]。MVs的脫落是一種生理現象，伴隨著細胞的活化和生長。有趣的是，與緩慢生長細胞相比，快速增殖細胞傾向于分泌更多的MVs。
1.2 MVs介導的細胞間信息交流機制
研究表明，MVs含有母細胞來源蛋白(如信號蛋白、轉錄調控因子、逆轉錄酶和跨膜蛋白等)、RNA(mRNA、非編碼mRNA)和DNA(基因組DNA和互補DNA)，以及完整的細胞器如線粒體等[4]。MVs可通過不同的機制調節靶細胞功能：①MVs表達表面分子，通過表面攜帶的配體與靶細胞受體結合，作為信號復合物直接激活靶細胞。②MVs通過細胞膜融合轉導受體和/或生物活性脂質進入靶細胞，或通過細胞吞噬作用攝取MVs內含物，使靶細胞呈現相關受體表型及調控靶細胞功能。③MVs可橫向轉移遺傳信息，MVs在形成過程中可將母細胞質中的成分(多肽或mRNA)一起包裹，傳遞到靶細胞，使其具有新的生物學功能或遺傳特征。另外，MVs還可作為載體轉移傳染性因子或完整的細胞器，在特定情況下，MVs能以載體形式將病毒(如HIV或朊病毒)傳遞給其它細胞并影響靶細胞內信號轉導通路[3]。某些因素刺激可增加細胞釋放MVs，例如：細胞活化，低氧或輻射，氧化損傷，暴露于活化的補體級聯反應蛋白中等[5]。
2 干細胞來源MVs再生醫學領域研究進展
間充質干細胞(mesenchymal stem cells，MSCs)具備多向分化潛能，能遷移至組織損傷部位，可作為理想的種子細胞應用于衰老和病變引起的組織器官損傷修復。目前MSCs移植已在骨組織損傷、心肌梗死、腎、肺、腦、肝損傷(如毒性藥物、缺血再灌注損傷)中廣泛開展應用[6]，但也存在一些問題，如干細胞在組織損傷部位存活率低，分化潛能有限等。因此，有學者對MSCs的可塑性及轉分化作用提出了質疑，認為移植的MSCs在組織損傷部位的積極作用主要與MSCs的旁分泌效應有關，因為MSCs可分泌一些可溶性生物活性因子，能夠抑制細胞凋亡和纖維化，促進血管再生和刺激組織內在祖細胞有絲分裂和/或分化，并調節免疫反應促進損傷組織修復再生[7-8]。除可溶性因子外，MSCs亦可分泌MVs，且越來越多的證據表明，MVs在組織損傷器官功能恢復過程中可能起到了重要的或被低估的作用。不同來源干細胞，如造血干細胞、間充質干細胞、脂肪干細胞、神經干細胞和心肌干細胞等釋放的MVs在不同的實驗模型中，均能有效地抑制損傷組織細胞凋亡，刺激其增殖和促進微血管再生[9-11]。因此，開發利用干細胞來源MVs應用于組織再生和修復治療，將是一種有效的替代干細胞的治療策略。
2.1 MSCs來源MVs與心肌組織損傷修復
2007年Timmers等[12]通過豬和小鼠心肌缺血再灌注損傷模型，發現再灌注前經靜脈給予人胚胎干細胞分化的MSCs條件培養基能顯著減少心肌梗塞面積，起到心臟保護作用，認為MSCs分泌的保護性外核體在其中發揮主要作用。考慮到胚胎干細胞應用的局限性和生成MVs需要大量細胞，費用較高，該課題組采用Myc永生化胚胎干細胞分化的MSCs來源MVs(MSCs-MVs)，結果顯示這些細胞來源MVs同樣具有心臟保護功能[13]。隨后進一步發現MSCs來源的外核體能夠對心肌缺血提供保護，其機制與MVs轉移miRNAs has-let-7b和has-let-7g有關[14]。Yu等[15]研究發現，轉導GATA-4基因的MSCs-MVs內存在抗凋亡miR-221的高表達，且能被心肌細胞快速內化，起到心肌保護作用。
2.2 MSCs來源MVs與腎臟組織損傷修復
2009年Bruno等[16]報道，人骨髓MSCs-MVs在腎臟組織損傷修復過程中可起到與MSCs移植相似的作用，在體外實驗和甘油誘導的嚴重聯合免疫缺陷(severe combined immunodeficiency, SCID)小鼠急性腎損傷模型中均能促進腎小管上皮細胞增殖，且效應為RNA依賴性，通過RNase預處理MVs，保護效應隨即消失，提示保護效應與MVs傳遞的mRNA有關。進一步分析揭示MSCs-MVs可轉移與間充質表型、轉錄控制、增殖和免疫調控等相關的特定mRNAs，這些mRNA隨后在損傷組織細胞內翻譯成蛋白，與可溶性因子一起增強MSCs的治療效應。Collino等[17]在體外和體內實驗中也證實MVs可有效轉移特定的miRNAs和mRNAs，并在受體細胞內翻譯成相關蛋白。隨后，該課題組在順鉑誘導的SCID鼠急性致死性腎損傷實驗中發現，一次給予人MSCs-MVs能夠改善腎臟組織形態的結構和功能，增加存活小鼠數，但不能阻止腎小管慢性持續損傷；而多次給予MVs后，小鼠死亡數進一步減少，21 d后存活小鼠顯示正常的腎臟組織結構和功能，其機制與MVs誘導的腎小管上皮細胞抗凋亡基因(Bcl-xL、Bcl2等)的上調和促凋亡基因(Casp1、Casp8和淋巴毒素-α)下調有關[18]。此外，MSCs-MVs對腎臟缺血再灌注損傷[11]和殘余腎模型中腎損傷[19]均有一定的保護作用。
另外，Zhu等[9]報道人MSCs-MVs能夠轉移角化細胞生長因子(keratinocyte growth factor，KGF)mRNA到損傷肺泡內表達，對大腸桿菌內毒素誘導的急性肺損傷具有治療作用。
2.3 其它干細胞來源MVs與組織損傷修復
2010年Herrera等[20]研究發現，在切除70%肝實質的大鼠模型中，注入人肝臟干細胞來源MVs穿梭mRNA(MV-shuttled mRNA)，可加速肝臟形態和功能恢復。MVs與肝細胞體外共培養顯示，人肝臟干細胞來源MVs可刺激人和大鼠肝臟細胞增殖并抑制細胞凋亡。
此外，內皮祖細胞來源MVs可促進組織再生和血管形成。2012年，Ranghino等[21]報道內皮祖細胞來源MVs在SCID鼠后肢缺血模型中可促進新生血管形成和組織再生。Cantaluppi等[22]報道內皮祖細胞來源MVs通過轉移促血管生成miRNAs miR-126和miR-296，可重編程殘存腎臟組織細胞，對腎臟缺血-再灌注損傷起到保護作用。并且這種MVs轉移的miR-126和miR-296在體外也可促進胰島血管再生，誘導胰島內皮細胞增殖，遷移和抑制細胞凋亡，其機制與MVs誘導的胰島內皮細胞PI3K-Akt和eNOS信號轉導途徑的激活有關[23]。
人腎臟干/祖細胞對腎小管內皮細胞的修復作用是通過TLR2受體(Toll-like receptor 2)完成的，其中MVs轉移的抑制素A(inhibin-A)和微泡穿梭核心蛋白聚糖(MVs-shuttled decorin)在細胞修復過程中起至關重要的作用[24]。此外，腎外干細胞通過分泌生長因子，轉移MVs和免疫調節作用，均有助于腎臟組織損傷修復[25]。
胚胎干細胞來源MVs可誘導視網膜Müller細胞內與多能性、細胞增殖和早期視覺相關基因上調，這些基因與視網膜的保護和重塑相關，并可下調瘢痕相關基因、參與分化和細胞周期阻滯miRNA[26]。
2.4 干細胞來源MVs介導組織損傷修復機制
MVs內生物活性成分依賴于來源細胞。通過微陣列比較骨髓和肝MSCs及它們釋放的MVs內miRNA圖譜，發現部分miRNAs同時存在于MVs和來源細胞內，部分miRNAs選擇性存在于MVs，部分miRNAs僅存在于母細胞內，認為MSCs-MVs存在控制miRNAs的分選機制，由于沒有精確的定量分析和功能實驗，這些結果間的相關性尚不清楚。但當靶細胞缺乏某些miRNAs時，通過MVs選擇性轉移這些miRNAs或許有特殊作用[17]。通過基因芯片分析顯示，在MSCs和MSCs-MVs中同時存在的miRNAs，主要與生長發育、細胞存活和分化作用相關，而一些在MSCs-MVs內富含的miRNAs主要與免疫細胞調控有關[27]。
除遺傳物質外，MVs內蛋白的作用也同等重要。Kim等首次應用蛋白質譜分析骨髓MSCs-MVs，確定了730種蛋白，功能分析顯示MSCs-MVs內不僅含有與細胞增殖、粘附、遷移和形態變化等細胞進程相關的蛋白，而且含有大量表面受體(如PDGFRB、EGFR和PLAUR)、信號通路分子(如RAS-MAPK、RHO和CDC42等)以及細胞黏附分子和MSCs抗原，這些分子可能與MSCs-MVs的生物學效應有關[28]。
因此，干細胞來源MVs介導的修復作用可能與以下因素有關：①MVs富含生物活性脂質；②MVs膜表面含有抗凋亡和刺激生長的細胞因子，如VEGF、SCF；③MVs可通過轉移mRNA、調控miRNA和蛋白提高整個細胞功能。在組織損傷環境中，MVs介導的遺傳信息轉移一方面可誘導干細胞分化為組織細胞，另一方面，從干細胞來源MVs可誘導組織細胞去分化，重新進入細胞周期分化為鄰近損傷組織的細胞類型刺激組織再生，其中MVs介導的mRNA和miRNA轉移可影響靶細胞表型和生物學特征[29]。
3 問題與展望
基于MVs在再生醫學領域具有與來源細胞相似的有益作用，有可能通過大規模生產MVs，或修飾其結構來達到更好的治療效應。如通過控制細胞培養條件刺激細胞釋放更多的MVs，通過遺傳修飾來源細胞定制更適合治療目的MVs。其次，以MVs為基礎的治療將為誘導性多潛能干細胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)的臨床應用開辟新的途徑，由于iPSCs形成畸胎瘤的高風險性限制了其在體內的應用，但如果將病人來源iPSCs產生的MVs應用于組織再生治療，可大大降低這種風險。再次，外核體是由天然非合成的非病毒成分組成，體積小，易穿透生物膜，使其更容易被遞送到靶細胞，并且雙層脂質結構可防止內部RNA和蛋白質降解，是一種理想的潛在基因治療載體。2011年Alvarez-Erviti等[30]首次報道應用修飾后小鼠外核體遞送外源性遺傳物質(siRNA)，成功地促使腦組織特定基因沉默。將這種外核體注射到健康小鼠體內，沒有出現不良免疫反應，提示這是一種相對安全的治療模式。
雖然眾多研究結果表明未修飾的和修飾的MVs具有治療相關性，是一種潛在的、有吸引力的治療手段和研究方向。然而，MVs的應用研究領域仍然有幾個基本問題需要解決。例如，獲取大量MVs的方法和操作的可重復性，不同來源MVs效力標準的確定等。盡管動物實驗初步研究顯示MVs的給予是安全的，但仍需相關實驗調查其長期的安全性。此外，在臨床應用之前，MVs的生物分布和持續生物效應，安全應用領域范圍和有效劑量等還需要進一步研究。
綜上所述，干細胞MVs可模擬干細胞的積極作用，是一種潛在的可供選擇的治療組織損傷的方法。MVs通過轉移生物活性脂質、蛋白、mRNA和miRNA到靶細胞，可影響細胞的表型和功能，有助于組織再生和修復。從干細胞培養基中大規模提取MVs，通過基因功能改造定制特定功能MVs將更有助于組織損傷的再生治療。未來仍需進行多方面研究，更好地理解MVs的生物學特性和功能。