發布時間：2022-06-29 瀏覽量：0
引言
間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是一類最初在骨髓中發現后被證實廣泛存在于脂肪、臍帶和毛囊等組織的多潛能干細胞。目前MSCs被廣泛應用于組織損傷的修復、免疫功能紊亂性疾病的穩態再平衡以及異體移植后的免疫排斥反應抑制，可通過調節炎癥反應和參與組織修復再生治療炎癥性相關疾病。研究表明，免疫調節功能是影響MSCs治療效果的主要因素。近年來，越來越多的學者提出利用MSCs分泌的外泌體替代MSCs本身來發揮免疫調控作用，用于治療自身免疫性疾病，這樣可以很好的規避細胞移植帶來的風險，并且MSCs來源的外泌體免疫源性更低、穿透能力更強。
1、什么是干細胞源性外泌體？
外泌體（exosomes）是一種細胞內吞來源的直徑在30~100nm之間的細胞外囊泡，它們是由細胞膜內陷形成細胞內囊泡，囊泡膜經過體內各種酶類的修飾，形成多囊體，一部分多囊體被送入溶酶體降解，一部分多囊體與細胞膜融合，將外泌體分泌到胞外。外泌體內含有大量蛋白質、脂質、轉錄因子以及DNA、mRNA、miRNA，通過與靶組織受體結合或與質膜融合的方式作用于靶細胞并發揮其功能。研究表明，間充質干細胞來源外泌體在心肌損傷、急性腎小管損傷、神經組織再生、肺損傷等多種疾病中具有重要的作用，間充質干細胞還可通過外泌體發揮免疫調控作用[1]。
2、干細胞源性外泌體具有免疫調節作用
間充質干細胞來源外泌體可以調控固有免疫與適應性免疫應答，可通過抑制T淋巴細胞功能、降低B細胞的活化增殖與分泌、影響巨噬細胞分化與樹突細胞成熟、抑制NK細胞的細胞毒活性來發揮其免疫調控作用，見圖1。
圖1：干細胞源性外泌體的免疫調控
干細胞源性外泌體調控固有免疫應答
1）巨噬細胞：巨噬細胞可分為M1型和M2型，M1型巨噬細胞表面標志物有：CD86、CD197、HLA- DR等，主要參與促炎反應，能分泌大量的炎癥介質，它們均具有很強的抗原提呈作用。M2型巨噬細胞表面標志物有：CD163、CD206、CD209 等，它主要是抑制炎癥反應促進損傷組織的修復，通過減少炎癥因子的釋放和分泌Arg- 1、VEGF、IL-10等發揮抗炎效應。Domenis等[2]證實脂肪來源的MSCs在細胞因子刺激后產生的外泌體與單核細胞共培養時，將促進單核細胞向抗炎型M2型巨噬細胞轉化。
2）自然殺傷細胞：NK細胞不僅與抗腫瘤、抗病毒感染和免疫調節有關，而且在某些情況下參與超敏反應和自身免疫性疾病的發生，能夠識別靶細胞、殺傷遞質。研究表明，在敗血癥小鼠模型體內，MSCs的分泌物可通過激活JAK/STAT 信號通路，上調細胞因子信號轉導抑制因子3的目的基因，從而抑制NK細胞的增殖和功能。此外，用人胎肝MSCs和其來源的外泌體分別處理NK細胞時，外泌體可發揮與干細胞相似的功能，包括抑制NK細胞的增殖、活化和細胞毒性[3]。
干細胞源性外泌體調控適應性免疫
1）T淋巴細胞：T淋巴細胞按照功能和表面分子標志為：細胞毒性、輔助性、記憶性和調節性T細胞，其中輔助性T細胞17和調節性T細胞已成為近年來在自身免疫炎性疾病中研究的熱點。一旦輔助性T細胞17和調節性T細胞這種抑制炎癥和促進炎癥的平衡發生紊亂，將導致移植物排斥和多種自身免疫性疾病的產生，見圖2。研究表明將人臍帶MSCs來源的外泌體加入到正常人外周血單個核細胞培養基中，作用72h后，CD4+CD25+FoxP3+調節性T細胞比例升高，同時細胞分泌的TGF-β1升高，IL-6、IFN-γ、TNF-α水平降低。
圖2 T細胞亞群失衡相關疾病
2）B淋巴細胞：B淋巴細胞是機體內體液免疫的主要效應細胞，當B淋巴細胞功能異常時可分泌針對自身組織的抗體導致多種抗體相關的自身免疫性疾病的發生。目前關于MSCs來源的外泌體與B淋巴細胞的研究報道較少，但以往的研究表明MSCs分泌的TNF-α、TGF-β、IFN-γ等可以抑制B淋巴細胞的增殖，減少IgA、IgG、IgM抗體的分泌，同時抑制趨化受體CXCR4、CXCR5、CXCR7的表達，以上間充質干細胞對B細胞的作用是來源于細胞間直接接觸還是通過外泌體的調控作用，或兩者皆有還需繼續研究來確定。
干細胞源性外泌體可調節抗原提呈
樹突狀細胞是目前所知功能最強的抗原提呈細胞，可攝取、加工處理抗原并提呈給T、B淋巴細胞，刺激并使其活化。正常情況下體內絕大多數的樹突狀細胞屬于未成熟樹突狀細胞，它們在攝取抗原或者受到細胞因子刺激時就會逐漸分化成熟。研究報道，間充質干細胞來源外泌體可以抑制樹突狀細胞的成熟，在間充質干細胞來源外泌體與單核細胞共培養條件下，未成熟樹突狀細胞經脂多糖刺激后表達成熟樹突狀細胞特異性標志CD83和共刺激分子CD80、CD86，這說明間充質干細胞來源外泌體可以維持樹突狀細胞在未成熟狀態。此外，間充質干細胞來源外泌體還促進細胞因子的分泌[4]，從而促進T細胞的增殖，并且增強了Treg細胞的分化。
3、干細胞源性外泌體可治療自身免疫性疾病
自身免疫炎性疾病是一種免疫應答紊亂，免疫系統對機體自身組織抗原產生攻擊，造成組織長期處于慢性非細菌性炎癥狀態的疾病，具有較高的發病率且嚴重影響患者的生活質量。目前，利用MSCs來源的外泌體治療各種自身免疫炎性疾病的研究已經逐步展開并取得了一定的療效，但各種報道還是基于各種動物模型上，其基本情況見下表所示。從這些報道可知，用于治療的MSCs外泌體既有來自于自身或者同一種屬的也有跨物種的，這種同種異體和異種異體均沒有引起排異或過敏反應，因此外泌體沒有免疫源性；在應用方式方面，外泌體既有局部也有通過尾靜脈注射的全身應用，MSCs外泌體均取得了明顯的效果；在機制上，MSCs外泌體是通過所含的各種信號分子來影響免疫細胞發揮免疫調控和抗炎作用，但外泌體除了含有這些效應分子，還含有多種其他分子，這些分子在治療中扮演著何種角色是未知的，需要進一步探究。
4、干細胞源性外泌體治療自身免疫性疾病的挑戰
雖然MSCs來源的外泌體在自身免疫性疾病方面顯示出良好的應用前景，但是其廣泛應用還存在著諸多挑戰：（1）MSCs種類多，不同來源的外泌體之間是否存在著差異，這種差異對免疫調控作用的影響有多大目前還不明確；（2）外泌體的提取方法較多，每種方法對外泌體的純度、形態和功能均有影響，采用何種方法最優目前沒有定論；（3）外泌體的功能在保存過程中會受到溫度、pH 值、溶劑等的影響，何種保存條件最為理想，目前沒有標準；（4）外泌體、微囊泡和脂蛋白等成份在目前條件下很難全面的分離純化，它們的存在影響了外泌體功能的研究；（5）各個外泌體之間存在異質性，如何調控MSCs產生外泌體的過程并對外泌體進行修飾，提高外泌體在自身免疫炎性疾病應用中的一致性和靶向性還需要繼續研究。
外泌體在體內穩定，穿透能力強，在應用中未見有不良反應報道，也不像MSCs本身的臨床應用會涉及倫理等問題，外泌體介導治療具有更廣闊的前景。相信隨著外泌體制備工藝和修飾手段的不斷進步以及對MSCs來源外泌體免疫調節機制的深入研究，MSCs來源的外泌體將為自身免疫炎性疾病的治療提供一種全新的手段。
1. Zhang, J., et al., Exosomes released from human induced pluripotent stem cells-derived MSCs facilitate cutaneous wound healing by promoting collagen synthesis and angiogenesis. Journal of Translational Medicine, 2015. 13(1): p. 49.
2. Domenis, R., et al., pro inflammatory stimuli enhance the immunosuppressive functions of adipose mesenchymal stem cells- derived exosomes open. 2019.
3. Ye, F., et al., Human Fetal Liver Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Impair Natural Killer Cell Function. Stem Cells and Development, 2020. 28(1): p. 44-55.
4. Enrica, et al., Human mesenchymal stem cells and derived extracellular vesicles induce regulatory dendritic cells in type 1 diabetic patients. Diabetologia, 2016. 59(2): p. 325-333.