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创新研究丨聚焦创面修复:脂肪间充质干细胞衍生外泌体中microRNA调控并参与皮肤创伤修复

时间:2023年01月24日 访问次数:

   干细胞治疗在组织工程和再生医学领域显现出广泛的治疗潜力,主要得益于成熟干细胞具有分化成多种类型细胞的能力和自我更新能力,特别是脂肪干细胞(ADMSC)还具备来源丰富、产量高、寿命长、无伦理问题、潜在的缓解疼痛能力等独特优势,适合糖尿病等因素导致的慢性创面治疗。

   脂肪干细胞通过其衍生的分泌组特别是当中的外泌体(Exo)实现调节作用。Exo中的miRNA(Exo-miRNA)在这种调节中发挥关键影响,通过翻译抑制、mRNA阻滞和一般松弛参与蛋白合成,对细胞增殖、分化、凋亡、自噬、线粒体功能、免疫应答等生命活动起重要的作用。ADMSC-Exo-miRNA通过与创面愈合相关基因之间的相互关系和对信号通路的调控参与到皮肤创伤修复过程当中。

   外泌体(Exo)是细胞外囊泡的重要组成部分,直径为30-200nm,携带蛋白质、miRNA、lncRNA等物质,是干细胞功能的主要贡献者,同时可以将细胞疗法存在的血管阻塞、免疫排斥、恶性转化的风险降到最低。miRNA通过Exo分泌到细胞外液中,调节转录后基因表达。皮肤中有多种miRNA大量表达,例如miR-21,miR-125b等,每个功能性miRNA可与多达200个mRNA相互作用,从而参与组织修复的调节。

   近年来,Exo与壳聚糖、藻酸盐、ph响应肽和水凝胶等生物材料的结合已成为研究的热点。它们通常具有可调节的物理特性,具有良好的延展性和天然细胞外基质的其他特性,从而提高了释放的持久性和稳定性,释放缓慢,并具有良好的生物相容性,为临床转化提供更多递送策略。

   脂肪干细胞(ADMSC)与骨髓间充质干细胞相比具有多项优势。ADMSC具有更好的分化、迁移、增殖和自分泌活性,以及优异的旁分泌潜能,这使得ADMSC-Exo-miRNA成为皮肤创面修复和治疗领域的热点。

1、ADMSC-Exo-miRNA能够调节炎症和免疫反应。

2、ADMSC-Exo-miRNA促进细胞增殖。

3、ADMSC-Exo-miRNA加速血管生成,在伤口愈合过程中对血管生成有积极影响。

4、ADMSC-Exo-miRNA可以减少瘢痕形成。

5、ADMSC-Exo-miRNA可以影响创面愈合过程的多个阶段。ADMSC-Exo-miRNA在促进细胞增殖、血管修复或抑制炎症过程方面具有良好的治疗潜力。

ADMSC-Exo-miRNA面临的挑战和改善策略  (如下图所示)




 NO.1    面临的挑战:

   (1)外泌体分离是精确检测外泌体miRNAs的关键步骤。

   (2)进一步研究剂量反应、治疗窗口和给药方法;

   (3)局部注射、静脉注射和局部敷料都是给Exos的可能方法。

 

 NO.2    改善策略:

   (1)将多种分离方法有机结合,提高Exo的纯度;

   (2)透彻研究miRNA的作用机制可以最大限度地降低脱靶效应的风险,并将治疗效果保持在最佳范围内。减少了Exos中存在的其他物质的副作用;

   (3)Exo与生物材料的结合已成为基于Exo的治疗研究的主要焦点。

 

   总之,ADMSC-Exo-miRNA的治疗策略在临床上对创面愈合和再生具有很大的潜力。它能够调节免疫反应和伤口炎症,刺激成纤维细胞和角质形成细胞的增殖,减少细胞凋亡,促进血管生成。同时,它通过减少纤维化、胶原沉积和成纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化来防止瘢痕增生,特别是在慢性伤口(如糖尿病伤口)中。

   ADMSC-Exo-miRNA的特性使它们成为创伤修复无细胞疗法的极好工具,同时为促进糖尿病患者伤口愈合和无瘢痕皮肤修复提供了新思路。在伤口修复中的临床应用带来了良好的预期,将极大促进“无细胞治疗”的发展。

 

参考文献:

Advances in microRNA from adipose-derived mesenchymal stem cells-derived exosome: focusing on wound healing. Journal of Materials Chemistry B. https://doi.org/10.1039/D2TB01987F.[IF:7.571].

第一作者:马嘉辉,雷鹏宇,雍玲

通讯作者:金立波、孙达、章惺惺

作者单位:温州大学生命科学研究院,温州医科大学附属第一医院,温州市科协(温州市鲲泷公司博士创新站),国科温研院,四川省人民医院,重庆大学生物工程学院。

 

 


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