大家知道，干細(xì)胞具有神奇的再生功能，對(duì)許多難治性疾病具有良好的治療作用。

然而，大家可能不知道的是，干細(xì)胞分泌的活性物質(zhì)也都是寶。例如，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡和外泌體，都具有疾病治療作用。

外泌體是指包含了復(fù)雜RNA和蛋白質(zhì)的小膜泡 (30-150nm)，其中包含大量活性物質(zhì)。

細(xì)胞外囊泡（EVs）是細(xì)胞主動(dòng)釋放的納米級(jí)膜囊泡，主要包括外泌體和微泡。

（圖|外泌體）

由于干細(xì)胞的制備、運(yùn)輸、保存都需要很嚴(yán)苛的條件，而外泌體和細(xì)胞外囊泡的活性更穩(wěn)定，也更容易保存。因此，外泌體和細(xì)胞外囊泡已經(jīng)成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)，也是干細(xì)胞衍生產(chǎn)品開發(fā)的新方向。

漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)很早就意識(shí)到這一趨勢(shì)，在外泌體和細(xì)胞外囊泡的治療作用方面做了大量研究工作，并發(fā)表了系列國(guó)際論文。

為了便于大家了解到干細(xì)胞外泌體和細(xì)胞外囊泡領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展和未來的應(yīng)用前景，在此將漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成的相關(guān)成果作一介紹。

1、神奇的“一氧化氮”氣體增強(qiáng)干細(xì)胞外泌體的功能

論文題目：Enhanced proangiogenic potential of mesenchymal stem cell-derived exosomes stimulated by a nitric oxide releasing polymer（一氧化氮增強(qiáng)間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體的促血管生成能力）

有研究發(fā)現(xiàn)，間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體具有促進(jìn)血管新生的功能。

那么，有沒有什么方式能夠更進(jìn)一步增強(qiáng)外泌體的促血管新生功能，從而進(jìn)一步提升對(duì)缺血性疾病的治療效果？

有，那就是神奇的氣體---一氧化氮。

在本研究中，漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種能夠自動(dòng)釋放一氧化氮的多聚物。 將這一多聚物加入胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞的培養(yǎng)體系后，多聚物釋放的一氧化氮能夠刺激外泌體的釋放。這些被一氧化氮刺激后釋放的外泌體能夠顯著增強(qiáng)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成作用。此外，在小鼠后肢缺血模型中，經(jīng)一氧化氮刺激釋放的外泌體顯示出更好的促血管生成作用，能夠明顯改善肢體功能。

一氧化氮刺激釋放的外泌體對(duì)小鼠后肢缺血的治療作用更強(qiáng)大

進(jìn)一步的分析表明，一氧化氮刺激后胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞釋放的外泌體中富含VEGF和miR-126，它們可能是導(dǎo)致外泌體促進(jìn)血管生成能力增強(qiáng)的原因。

漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)的這一研究表明，在胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞培養(yǎng)微環(huán)境中加入能夠釋放一氧化氮的多聚物，有助于開發(fā)促血管新生能力更強(qiáng)的外泌體，未來用于缺血性疾病的治療。

2、間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體能夠增強(qiáng)化療藥對(duì)白血病的治療效果

論文題目：Exosomes from mesenchymal stromal cells enhance imatinib-induced apoptosis in human leukemia cells via activation of caspase signaling pathway（間充質(zhì)間質(zhì)細(xì)胞外泌體通過激活caspase信號(hào)通路，增強(qiáng)伊馬替尼誘導(dǎo)白血病細(xì)胞凋亡的作用）

《我不是藥神》這部電影相信大家都看過，其中的一個(gè)治療白血病的神藥叫"格列衛(wèi)"，是治療慢性粒細(xì)胞白血病的靶向藥物。

大家也許不知道的是，格列衛(wèi)的化學(xué)名叫伊馬替尼。它并沒有大家想的那么神，只對(duì)大約70%的慢性粒細(xì)胞白血病患者有效，耐藥性是其藥效減低的重要原因。

因此，伊馬替尼的耐藥性在慢性粒細(xì)胞白血病治療中是一個(gè)不得不面對(duì)的挑戰(zhàn)。

漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)的研究發(fā)現(xiàn)，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體本身對(duì)慢性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞株K562細(xì)胞的存活和凋亡(凋亡，即程序性細(xì)胞死亡，"凋"取自樹葉凋零的隱喻)無明顯影響。然而，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體能夠加強(qiáng)伊馬替尼對(duì)K562細(xì)胞的毒性作用，包括抑制活力和促進(jìn)凋亡。

臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體的作用機(jī)制是增強(qiáng)了伊馬替尼誘導(dǎo)的Bax蛋白(一種促進(jìn)細(xì)胞凋亡的信號(hào)蛋白)表達(dá)增加和Bcl-2蛋白(一種抑制細(xì)胞凋亡的信號(hào)蛋白)表達(dá)減少。另外，臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體聯(lián)合伊馬替尼可進(jìn)一步激活K562細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)激酶caspase-9和caspase-3，它們都是促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡的信號(hào)蛋白。

這些結(jié)果表明，人臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體能夠降低K562細(xì)胞對(duì)伊馬替尼的耐藥性，增強(qiáng)其敏感性，進(jìn)而有望改進(jìn)治療效果。因此，伊馬替尼與臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體聯(lián)合應(yīng)用有望成為提高慢性粒細(xì)胞白血病療效的一種有效途徑。

3、間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體與水凝膠結(jié)合，治療作用更強(qiáng)大

論文題目：Enhanced Therapeutic Effects of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes with an Injectable Hydrogel for Hindlimb Ischemia Treatment（可注射用水凝膠增強(qiáng)間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體對(duì)下肢缺血的治療作用）

雖然干細(xì)胞外泌體的疾病治療作用越來越受到重視，但是在臨床應(yīng)用中，如何維持外泌體在體內(nèi)的長(zhǎng)期活性和穩(wěn)定性，仍是一個(gè)重要的挑戰(zhàn)。

我們知道，物質(zhì)通常在溫度高時(shí)傾向于變化為液態(tài)或氣態(tài)，在溫度低時(shí)傾向于變?yōu)楣虘B(tài)。科學(xué)家開發(fā)了一種神奇的生物材料，特性與我們的常識(shí)正好相反：溫度低時(shí)為液態(tài)，在溫度逐漸升高時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。水凝膠就是這樣一種神奇的生物材料，它在4°C時(shí)為液體，在37°C時(shí)為固態(tài)。

水凝膠在4°C時(shí)為液體，在37°C時(shí)其中的分子就相互交聯(lián)為固態(tài)

漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)利用水凝膠的這一獨(dú)特屬性，在4°C液態(tài)時(shí)與人胎盤間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體充分混合（外泌體水凝膠），然后注射入體內(nèi)。由于身體溫度是37°C，外泌體水凝膠會(huì)變?yōu)楣虘B(tài)，外泌體就可以被穩(wěn)定在病變部位發(fā)揮治療作用。

漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)的研究數(shù)據(jù)表明，除了發(fā)揮固定作用，提高靶向治療的效果，水凝膠可以增強(qiáng)外泌體的穩(wěn)定性和活性，對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞具有保護(hù)作用，并能夠促進(jìn)血管生成，增強(qiáng)小鼠下肢缺血的治療效果。

外泌體水凝膠對(duì)小鼠后肢缺血的治療作用更強(qiáng)大

漢氏聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用水凝膠大大增強(qiáng)干細(xì)胞外泌體的治療效果，為未來干細(xì)胞衍生品的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供了思路。

4、間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡能夠保護(hù)血管，預(yù)防血管栓塞和鈣化

論文題目：MSC-derived sEVs enhance patency and inhibit calcification of synthetic vascular grafts by immunomodulation in a rat model of hyperlipidemia（間充質(zhì)干細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡能夠抑制高血脂大鼠體內(nèi)移植血管的鈣化）

由于患者體內(nèi)病理環(huán)境的影響，移植入患者體內(nèi)的血管容易發(fā)生鈣化而再次發(fā)生堵塞。間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡中包含大量活性分子，如微小RNA和細(xì)胞因子，具有改善血管功能的作用，有預(yù)防血管堵塞的潛能。

在本研究中，漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種經(jīng)細(xì)胞外囊泡功能化處理的血管移植物，并在患有高脂血癥的大鼠體內(nèi)進(jìn)行了功能評(píng)價(jià)。 首先，研發(fā)團(tuán)隊(duì)用肝素處理血管移植物，以增強(qiáng)其抗凝血能力。然后，將間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡加載到血管移植物上，獲得功能性血管移植物。

細(xì)胞外囊泡功能化處理血管移植物的過程

將血管移植物植入大鼠體內(nèi)，替代一段大鼠腹腔內(nèi)的一段動(dòng)脈(約1?厘米長(zhǎng))。

結(jié)果表明，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡能夠有效抑制血管內(nèi)血栓形成和鈣化，提高血管移植物的通暢性。而且，研發(fā)人員還發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外囊泡內(nèi)的生物活性分子，如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、miRNA126、miRNA145等，能夠顯著促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞的再生。更重要的是，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡顯示出強(qiáng)大的免疫調(diào)節(jié)作用，能夠誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞從促炎和導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化的M1表型向抗炎和抗動(dòng)脈硬化的M2表型轉(zhuǎn)變。

總之，研發(fā)團(tuán)隊(duì)的結(jié)果表明，間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的細(xì)胞外囊泡能夠有效預(yù)防血管鈣化和栓塞，顯著提升血管性能，在心血管疾病治療中具有重要意義。

結(jié)語(yǔ)

以上成果主要由漢氏聯(lián)合干細(xì)胞研究院副院長(zhǎng)，北京經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)領(lǐng)軍人才，李宗金教授帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)完成，代表了干細(xì)胞領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先研究水平。

漢氏聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是將所開發(fā)的外泌體和細(xì)胞外囊泡產(chǎn)品獲得藥監(jiān)局的批準(zhǔn)并上市，服務(wù)廣大患者。相信這一目標(biāo)在不久的未來會(huì)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。