CD44

导读： 矽肺纤维化进程中，CD4+组织驻留记忆T细胞增多，对矽尘具有免疫记忆性，呈特异性免疫应答。矽肺肺组织中CD4+TRM细胞功能异常与免疫失衡是促进矽肺纤维化的进展重要事件。 2024年8月9日，中国医科大学公共卫生学院李超、陈杰研究团队在生物学一区top期刊Communications Biology发表研究论文，题为“Crystalline silica-induced recruitment and immuno-imbalance of CD4+ tissue resident memory T cells promote silicosis progression”，本研究表明矽尘刺激后肺组织驻留记忆T细胞（Tissue Resident Memory T Cells，TRM）增多，促进矽肺纤维化进展。CD4+TRM细胞来源于原位增殖与外周募集，其中CD69+CD103+亚群的调节性TRM细胞（TRM-Tregs）更依赖于外周募集。组织驻留标志物CD69与CD103可将CD4+TRM细胞划分为功能不同的亚群，反映出CD4+TRM细胞亚群间的免疫平衡。干预CD103+TRM-Tregs并未阻抑矽肺纤维化进程，而通过IL-7信号减少CD69+CD103-亚群则有效地延缓矽肺纤维化进展。 综上所述，本研究揭示了矽肺进程中CD4+TRM细胞增多，阐明了CD4+TRM细胞中不同亚群的来源与免疫功能，明确了干预致病性CD69+CD103-亚群可有效阻抑矽肺纤维化进展。 https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s42003-024-06662-z 研究背景 01 矽尘的职业暴露可导致矽肺病，典型病理表现包括持续的肺部炎症与不可逆的肺组织纤维化。矽肺病是全球范围内职业病防治的重点，深入探索其发生发展机制以期延缓纤维化进展具有重大现实意义。矽尘进入肺组织引发炎症级联反应，涉及固有免疫和适应性免疫应答。难以被固有免疫反应清除的矽尘激活适应性免疫反应，造成持续性炎症。CD4+T细胞参与的适应性免疫反应能够产生大量炎性因子，造成肺组织损伤及过度组织修复导致矽肺纤维化。CD4+T细胞是适应性免疫反应中的重要效应细胞，包括致病性的效应T细胞（Th1、Th2与Th17细胞）和调节性T细胞（Treg细胞）。CD4+T细胞表现出免疫记忆性，多数研究集中于研究参与免疫循环的循环记忆T细胞。近期研究强调了记忆T细胞的另一亚群，TRM细胞，不参与循环而在组织中原位增殖，可迅速应对病原体刺激产生效应，其在矽肺纤维化进展中的作用值得深入研究。此外，已有研究证实矽肺进程中致病性效应较强的CD4+T细胞表现出免疫记忆表型与组织驻留性。综上，作者利用矽肺小鼠模型描述CD4+TRM细胞特征，探明不同亚群CD4+TRM细胞的来源与功能，探讨干预不同亚群CD4+TRM细胞间的免疫平衡延缓矽肺纤维化的效果与可行性。 矽肺纤维化进程中CD4+TRM细胞增多，促进肺组织炎症反应 02 研究人员区分循环与组织驻留免疫细胞后，发现矽肺模型小鼠肺组织中出现一群CD4+TRM细胞（CD45inject-CD44+），并随着矽肺纤维化进展逐渐增加。这些CD4+TRM细胞高表达组织驻留标志物CD69、CD103与CXCR6，其中CD69+CD103-与CD69+CD103+亚群均显著增多，表明CD4+TRM细胞可能参与矽肺纤维化进程。随后，研究者分选CD4+T细胞并过继回输至适应性免疫缺陷小鼠（Rag1–/–小鼠），探明CD4+TRM细胞的免疫记忆功能与效应。回输CD4+TRM细胞的受体小鼠肺组织表现出最严重的炎症反应水平，受体小鼠驻留CD4+T细胞增殖水平更强，提示CD4+TRM细胞对矽尘刺激具有免疫记忆性。回输CD4+TRM细胞后，受体小鼠CD69+CD103-亚群显著增多，说明此亚群可促进矽肺纤维化进展。此外，研究者采用矽尘重复暴露模型，发现矽尘重复暴露导致CD69+CD103-亚群显著扩增，加重矽肺炎症反应与纤维化进程。综上，CD4+TRM细胞对矽尘具有免疫记忆性，促进矽肺纤维化进程，其中CD69+CD103-亚群是致病性亚群。 矽肺纤维化进程中CD4+TRM细胞来源于原位增殖与循环募集 03 作者采用FTY720处理阻断淋巴细胞外周募集，处理后肺组织炎症减轻，CD4+TRM细胞显著减少，提示外周募集是CD4+TRM细胞的重要来源。处理后，CD4+TRM细胞仍存在，增殖水平未改变，表明原位增殖是CD4+TRM细胞的另一种来源。随后，研究者发现FTY720处理后CD69+CD103-亚群比例上调，TRM-Tregs占比下降，说明CD69+CD103-亚群更倾向于原位增殖，TRM-Tregs更依赖于外周募集补充。为了验证CD4+TRM细胞来源，作者利用CD45.1/1与CD45.1/2小鼠进行连体共生实验。构建连体共生模型后，证实CD4+TRM细胞来源于原位增殖与循环募集，其中CD69+CD103+亚群更依赖于循环募集，多为TRM-Tregs。以上结果表明，CD4+TRM细胞来源于原位增殖与循环募集，CD69+CD103-亚群更依赖原位增殖，CD69+CD103+亚群更依赖于循环募集。 矽肺肺组织中CD4+TRM细胞来源于原位增殖与循环募集 CD69与CD103将矽肺肺组织CD4+TRM细胞划分为不同功能亚群 04 根据CD69与CD103表达情况，作者将CD4+TRM细胞划分为4个亚群：CD69+CD103-与CD69-CD103-亚群高表达T-bet，CD69+CD103-亚群高表达ROR-γt，CD69+CD103+亚群高表达GATA-3并包含更多Tregs（FOXP3+），高表达Tregs功能相关标志物。反之，通过FOXP3区分TRM-Teff与TRM-Treg后，TRM-Treg高表达CD103，TRM-Teff则低表达CD103。CD4+TRM细胞中CD103+/CD103-比例随着矽肺纤维化进展而增高，强调CD4+TRM细胞亚群间的免疫平衡参与矽肺进展。 CD103+TRM-Tregs呈免疫抑制表型，对其干预不影响矽肺纤维化进程 05 根据CD103+TRM-Tregs的特性，作者采用CD103中和抗体与FTY720联合使用进行消除。尽管消除后ROR-γt+CD4+TRM细胞增多且TRM-Teff增殖能力提高，但是矽肺纤维化未见改善，表明CD103+TRM-Tregs虽高度活化且具有强免疫抑制功能，但是不发挥促纤维化作用。随后，作者分选CD103+Tregs回输至矽肺造模小鼠。回输后，肺组织中炎性因子与免疫浸润水平增高，CD4+T细胞分泌炎性因子能力增强，表明CD103+Tregs可抑制炎症反应，但是CD103+Tregs回输未影响纤维化水平。以上结果说明，CD103+TRM-Tregs发挥免疫抑制功能，但不影响纤维化进程。 CD103+TRM-Treg具有免疫抑制功能，但不影响矽肺纤维化进程 阻断IL-7减少致病性TRM-Teff有效延缓矽肺纤维化进展 06 作者发现IL-7受体在矽肺肺组织TRM-Teff高表达，提示其更依赖于IL-7信号实现原位增殖。肺组织内阻断IL-7后，CD4+T细胞中TRM-Teff相关基因显著下调，TRM-Treg相关基因未改变，CD4+TRM细胞中CD69+CD103-亚群比例显著减少，T-bet增高，表明阻断IL-7可减少致病性TRM-Teff，特别是CD69+CD103-亚群。同时，肺组织内阻断IL-7能够有效缓解矽肺炎症反应，阻抑肺组织纤维化进展。 研究结论 07 本研究揭示了矽肺进程中肺组织CD4+TRM细胞增多，对矽尘具有免疫记忆性与抗原特异性；阐明了CD69与CD103可将CD4+TRM细胞划分为不同功能亚群，其中CD69+CD103+ TRM-Treg更依赖于循环募集，CD69+CD103- TRM-Teff主要为原位增殖；明确了干预CD103+TRM-Treg无法阻抑矽肺纤维化，而通过IL-7信号减少CD69+CD103-TRM-Teff可有效延缓矽肺纤维化进展。 参考资料： https://doi-org.libproxy1.nus.edu.sg/10.1038/s42003-024-06662-z 【关于投稿】 转化医学网（360zhyx.com）是转化医学核心门户，旨在推动基础研究、临床诊疗和产业的发展，核心内容涵盖组学、检验、免疫、肿瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究内容发表，欢迎联系我们进行免费报道（公众号菜单栏-在线客服联系），我们的理念：内容创造价值，转化铸就未来！ 转化医学网（360zhyx.com）发布的文章旨在介绍前沿医学研究进展，不能作为治疗方案使用；如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门推荐活动 点击免费报名 🕓 上海｜09月11日 ▶ 微驭万物-单细胞空间组学技术前沿与临床应用研讨会 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会 🕓 上海｜11月15日-16日 ▶ 2024第一届中国类器官转化医学大会 点击对应文字 查看详情

中文摘要 间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）源性外泌体（MSC derived exosome，MSC-Exo）是由MSC通过旁分泌作用产生的携带大量生物信息传播介质和活性物质的脂质双分子层包裹纳米级囊泡，可实现有选择性、定向性的细胞间信号转导，抑制炎症反应，促进受损组织的修复与再生。此文就MSC-Exo的生物学特性、作用机制及其在常见疾病治疗中的潜在应用与发展进行综述。 正文 干细胞是能够实现自我更新、自主增殖的原始细胞，在体内可分化产生某种特定组织类型的功能细胞。近年来，干细胞引起了研究者的广泛关注，且研究发展迅速，其中被研究最多的为间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）。按来源划分，MSC属成体干细胞，来源广泛，可从骨髓、脂肪组织、胎盘、脐带和脐带血等不同组织中获取，能够参与组织器官的修复与再生。 外泌体（exosome，Exo）是非常重要的细胞外囊泡，直径30~100 nm，广泛存在于机体几乎所有细胞及多种体液中。MSC源性Exo（MSC derived Exo，MSC-Exo）携带大量生物信息传播介质和活性物质，可实现选择性、定向性细胞间信号转导，抑制炎症反应，促进受损组织的修复与再生。本文就MSC-Exo的生物学特性、作用机制及其在常见多发疾病中的研究进展进行综述，以期为MSC-Exo在各种难治疾病中的规范有序应用提供借鉴。 1 MSC-Exo的生物学特性与作用机制 MSC-Exo是由磷脂双分子层包被且腔内充满多种蛋白质、核酸、脂质和可溶性因子的纳米级囊泡，通过细胞膜内陷方式从MSC中释放。如图1所示，MSC-Exo的特殊“脂筏”结构使其表面含有特异蛋白（如CD9、CD63、CD81等），能够直接与靶细胞的质膜融合，还可通过细胞内吞实现信息传递，参与信号转导、炎症因子释放调控、细胞增殖分化调控等过程。 相较于MSC，无细胞结构的MSC-Exo易于存储管理，且稳定性更好、免疫原性更低，可有效减少医源性肿瘤的形成和生长，进而降低细胞治疗过程中存在的风险。研究者认为，MSC-Exo可成为替代MSC的无细胞治疗新手段并具有光明前景，目前已在恶性肿瘤、肝脏疾病、心血管及神经退行性疾病、糖尿病等常见疾病的动物模型中对其进行了广泛探究。 MSC-Exo主要通过与靶细胞进行融合，向靶细胞释放神经因子、微RNA（microRNA，miRNA或miR）及多种蛋白质等活性物质，或直接与靶细胞的表面受体结合进行基因调控以发挥其免疫调节和促进组织再生和修复的作用。然而MSC-Exo在不同疾病中的作用机制复杂，更为具体的调控机制仍是研究者攻克的难点。 2 MSC-Exo在常见疾病中的研究进展 2.1 恶性肿瘤 MSC-Exo可通过释放活性物质参与调控肿瘤细胞的血管生成能力和上皮间质转化过程，同时在大多肿瘤细胞内可实现自由扩散和定植，对肿瘤微环境产生一定影响，进而实现对肿瘤细胞生物学功能的调节。 肝细胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）即肝癌，是常见的恶性肿瘤，死亡率居全球第4位。研究显示，MSC-Exo可通过不同机制保护肝脏，抑制HCC的发展、转移和耐药。Ding等发现，由骨髓源的MSC-Exo——BMSC-Exo转移的miR-374c-5p对HCC患者的细胞增殖和转移具有抑制作用。Lou等证明，源于脂肪组织的MSC-Exo可通过携带miRNA-199a调节哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路，进而提高HCC的化学治疗敏感性。此外，研究显示，MSC-Exo也可作为载体靶向递送抗肝癌物质（药物或基因），以实现疾病治疗。Li等利用葡萄糖调节蛋白78特异性干扰小RNA修饰的BMSC-Exo联合索拉非尼后，能够靶向HCC细胞中的葡萄糖调节蛋白78，使耐药肿瘤细胞对索拉非尼增敏，逆转耐药性，提高疗效。 结肠癌在我国的发病率逐年升高。研究显示，除手术切除和常规用药外，携带miRNA的MSC-Exo被认为是新型的生物标志物，可用于结肠癌的诊断和预测。李晓辉等证实了高表达miR-196b-5p的MSC-Exo可降低结肠癌CT26.WT细胞对5-氟尿嘧啶的耐受性，从而促进细胞凋亡。其作用的潜在机制被认为与抑制PI3K/Akt信号通路的激活有关。Chen等研究发现，BMSC-Exos中miR-4461可以通过下调包被体蛋白复合物亚基β的表达，进一步抑制结直肠癌细胞HCT116和SW480的细胞迁移和侵袭，是潜在的结肠癌治疗靶点。 胃癌早期通常无症状，这是导致患者因确诊延时而错过最佳手术时机的最主要因素，进而造成多数胃癌发现即晚期的现象；虽然可采取手术联合用药的策略进行治疗，但预后效果仍不理想。杜雄等研究发现，在缺氧条件下，BMSC-Exo能够促进Wnt/β联蛋白信号通路的激活，实现胃癌细胞的快速增长和转移。同时，董俊刚等研究发现，胃癌细胞的生长和转移与BMSC-Exo的分泌呈正相关，即BMSC-Exo促进胃癌细胞的增殖。这为研究靶向BMSC- Exo治疗胃癌奠定了理论基础。 近年来，肺癌患者的新增率和死亡率均居高不下。非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer，NSCLC）作为肺癌的一大种类，传统治疗手段为手术切除和药物治疗，治疗效果不理想。MSC-Exo作为远程信号效应物，可远距离进行细胞间信息交流，进而调控肿瘤的生物学功能、生长状态和耐药性等。Liang等阐述了BMSC-Exo中的miR-144通过下调细胞周期蛋白E1和E2从而抑制NSCLC细胞的增殖，以此间接阻断肿瘤生长。 乳腺癌是世界范围内女性群体高发的浸润性恶性肿瘤，如今除常规化学治疗和手术切除外，MSC-Exo也可作为载体联合化学药物对其进行治疗。如BMSC-Exo装载阿霉素（doxorubicin，DOX）是目前研究较为集中的一个载药系统，实验表明，BMSC-Exo@DOX的药物载体可靶向结合乳腺癌细胞，同时不会削弱和降低药物本身对癌细胞的杀伤作用。MSC-Exo装载和厚朴酚（Honokiol）也是重要的载药系统，Kanchanapally等将乳腺癌细胞系与Honokiol、MSC-Exo@Honokiol共培养72 h后发现，MSC-Exo@Honokiol组对癌细胞的杀伤力远高于Honokiol组，是Honokiol组的4~5倍，潜在机制是缩短细胞周期和加快细胞凋亡从而遏制癌细胞的生长。 MSC-Exo在其他肿瘤治疗中的应用也有所报道，如通过对肾癌细胞内胆固醇代谢关键酶的表达量进行调控，进而影响肾癌细胞的生物学功能和行为；高浓度MSC-Exo可抑制口腔鳞状细胞癌的生长，这可能是由于MSC-Exo结合PI3K/Akt信号通路靶点，通过直接或间接接触的方式抑制癌细胞增长和定植；MSC-Exo作为旁分泌的一种重要活性物质，可通过向前列腺癌细胞递送miR-126-3p进而遏抑癌细胞的增殖和迁移。 2.2 肝脏疾病 肝功能受损导致肝细胞的自我调节与再生功能异常，从而诱发各种肝脏疾病，如肝硬化、肝炎等。目前，肝移植仍是治疗肝脏疾病的主流治疗措施，但供体器官短缺及移植后产生的终身免疫等问题阻碍了肝移植技术的发展。随着MSC-Exo的发现，肝脏疾病治疗有了新的方向。国内外均有开展利用MSC-Exo治疗肝脏疾病的实验研究（表1）。 Watanabe等用非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatiti，NASH）模型评估MSC-Exo的治疗效果发现，MSC-Exo可减轻NASH的炎症反应并抑制纤维化。宋晓静分别构建大鼠肝切除模型及大鼠缺血再灌注损伤模型，并进行体内注射人脐带来源的MSC-Exo（human umbilical MSC-Exo，hUCMSC- Exo），验证了其发挥促进肝再生、减轻肝脏缺血再灌注损伤的作用。急性肝衰竭（acute liver failure，ALF）也是一种常见的肝脏疾病，Wu等利用C57BL/6小鼠和LO2细胞ALF模型，进一步探究hUCMSC-Exo的治疗机制，结果证明其可通过上调胞外信号调节激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）1/2和PI3K/Akt信号通路，抑制氧化应激诱导的细胞凋亡，减少氧化应激，从而达到保护肝脏的目的。除此之外，hUCMSC-Exo也被证实可以延缓和减轻小鼠模型的肝损伤程度。 Psaraki等通过建立的急性肝病或慢性肝病动物模型，确定了不同来源的MSC-Exo可有效发挥抗凋亡、抗炎和抗纤维化等作用，同时证明了MSC-Exo的靶向能力可通过膜修饰来提高。这意味着MSC-Exo的修饰可能是肝病治疗的有前途的替代方法。除直接注射进行治疗外，有研究人员利用MSC-Exo设计药物递送系统，用于装载激素药物地塞米松（dexamethasone，DEX），即构建装载有地塞米松的MSC-Exo@DEX。该载药系统可降低肝脏转氨酶和炎症因子的表达水平，进而有效减小激素药物对肝脏的损伤。这也给肝脏疾病的无细胞治疗和药物递送载体的构建提供了新的思路。 2.3 心血管及中枢神经系统疾病 近年来，全球范围内的心血管疾病（cardiovascular disease，CVD）和中枢神经系统疾病（central nervous system disease，CNSD）发病率均呈上升趋势。通常CVD和CNSD被认为是不可逆的损伤，目前的治疗手段仍存在一定的局限性。已有大量研究证实，MSC-Exo在CVD和CNSD相关疾病模型中具有极大的治疗潜力。 CVD在我国是常见高发疾病，同时具有全球高发病率和高病死率。研究发现，体内和体外进行MSC-Exo移植均可通过增强血管生成能力、减轻心脏纤维化，达到修复损伤心肌细胞和保持心脏功能的目的。Zhao等发现，MSC-Exo可通过miR-182信号通路改变M1巨噬细胞向M2巨噬细胞的极化来减轻心肌I/R损伤，为MSC-Exo作为心肌I/R损伤的潜在治疗工具提供了新的思路。Liu等探索了过表达巨噬细胞移动抑制因子的BMSC-Exo的外显子在心肌梗死大鼠模型中的心脏保护作用。结果发现，其可通过减少心脏重塑及心肌细胞线粒体断裂，避免活性氧生成和细胞凋亡，进而实现心脏功能的增强。该研究阐述了以巨噬细胞移动抑制因子-MSC-Exo为基础的心肌梗死治疗的新机制，并为心血管疾病的诊治提供了崭新的方式。 CNSD主要包括阿尔茨海默病（Alzheimer disease，AD）、帕金森病（Parkinson disease，PD）、脊髓损伤(spinal cord injury，SCI) 等，其特点是神经元结构和功能丧失，进而阻碍神经元间的信息转导。MSC-Exo内含抗炎RNA和多种神经保护蛋白，可对神经细胞发挥保护作用。Perets等使用以金纳米颗粒作为标记剂的计算机体层成像技术追踪鼻腔内给药的MSC-Exo在不同脑病中的迁移和归巢模式，发现MSC-Exo能够特异性靶向不同病理小鼠模型的大脑区域并进行累积；而在对照组中则呈现弥漫性迁移模式，这和神经免疫应答的趋化能力存在紧密联系。黄荣等对AD小鼠模型进行静脉输注BMSC-Exo，连续给药21 d后发现，与未处理组相比，BMSC-Exo组小鼠逃避潜伏期显著缩短，Toll样受体2、诱生型一氧化氮合酶及含NACHT、LRR和PYD结构域蛋白3等因子表达显著减少，三结构域蛋白31的表达显著增加。这意味着BMSC-Exo可能通过促进三结构域蛋白31表达和抑制炎症小体的产生来改善AD小鼠的认知功能障碍。另有研究表明，在SCI模型大鼠中，接受注射MSC-Exo组别的病变处神经和血管内皮的细胞数量均有所增加，表现出良好的神经及血管再生能力。Yang等利用MSC-Exo包被反义寡核苷酸4（Exo-ASO4）进行药物递送，结果表明 Exo-ASO4可到达PD模型小鼠的脑实质并明显降低α突触核蛋白的表达量进而减弱其在病灶内的聚集程度，减轻PD模型小鼠的多巴胺神经元退化，改善运动功能障碍。 2.4 炎症类疾病 炎症反应是指当机体受到病原微生物感染、创伤、变态反应等刺激时，自身产生一系列组织细胞的反应。通过MSC标志物（如CD29、CD44、CD90和CD73）标记发现，MSC-Exo可驻留在受伤和发炎的组织中，将活性物质转移至受体细胞，从而介导细胞间通讯，改变受体细胞的基因表达并影响其生理和病理状态。MSC-Exo可通过对免疫细胞和炎症细胞的极化反应进行调控，达到减轻炎症反应、抑制氧化应激和修复的目的，具体机制如表2所示。 MSC-Exo治疗的炎症类疾病主要涉及骨科疾病、泌尿系统疾病、免疫系统疾病、消化系统疾病以及呼吸系统疾病等5大类。 骨科相关炎症疾病中最为常见的是骨关节炎（osteroarthritis，OA），以关节软骨病变为主。已有研究表明，MSC-Exo促进软骨损伤修复的重要作用机制之一是抑制炎症因子表达，从而为软骨修复提供良好的微环境。Zhou等采用负载miRNA-126-3p的滑膜MSC-Exo处理OA大鼠，处理后的大鼠软骨组织中IL-1β、IL-6和TNF-α的蛋白表达量均降低，进而抑制骨赘形成，防止软骨退变，并对关节软骨发挥抗凋亡和抗炎作用。Jin等在OA大鼠模型的膝关节上进行前交叉韧带横切和内侧半月板-胫骨韧带切除手术，然后在关节内注射BMSC-Exo，发现其能减轻大鼠模型的软骨破坏程度、促进软骨下骨重塑。结果说明BMSC-Exo通过减少软骨细胞的衰老和凋亡对OA起到治疗作用，这表明BMSC-Exo可能为OA治疗提供候选治疗方法。 膀胱炎和肾脏疾病均是常见的泌尿系统疾病。Wen等建立了动物模型发现，MSC-Exo可减轻胶原纤维累积并促进组织再生，从而保护组织免受损伤，有助于治疗间质性膀胱炎/膀胱疼痛综合征且无致瘤性。Lu等发现BMSC-Exo可通过激活前列腺素E2受体2遏抑促炎因子分泌，改善M1和M2型细胞的极化状态，减少肌成纤维细胞的形成，进而降低细胞外基质沉积和肾纤维化的程度。 常见的免疫系统疾病包括类风湿关节炎（rheumatoid arthritis，RA）和系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）等。目前临床应用较多的RA治疗药物为生物制剂和小分子激酶抑制剂，但药物自身的毒性极大限制了RA的治疗效果。赵相卓等利用 BMSC-Exo对RA-成纤维型滑膜细胞模型进行处理，结果证明，BMSC-Exo可通过抑制p38丝裂原激活的蛋白激酶活化进而抑制RA-成纤维型滑膜细胞的生长和转移，减少炎症因子分泌。王喆等通过构建负载双氯芬酸钠（diclofenac sodium，DS）的MSC-Exo（DS@EX），利用激光共聚焦成像观察发现，与普通药物递送载体相比，DS@EX可以更多地累积于发炎的关节中；同时，DS@EX减弱了关节表面的骨侵蚀，其骨密度值由921 mg/cm3升高至1 195 mg/cm3。这表明DS@EX可以减弱RA小鼠的炎性反应并缓解骨质的侵蚀。SLE也是多因素介导的自身免疫疾病。最近的研究证实，在动物模型中，BMSC-Exo可以提高miR-10a-5p的表达，进而靶向下调紫外线抵抗相关基因的表达水平，达到抑制SLE外周血单个核细胞增殖并促进细胞凋亡的目的。 慢性肝炎和炎性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是较为常见的消化系统疾病。自身免疫性肝炎（autoimmune hepatitis，AIH）是一种高发慢性肝炎疾病，MSC-Exo通过特定的miRNA调节肝脏Treg和Th17的比例对AIH起治疗作用。Lu等建立AIH小鼠模型，应用携带miR-223-3p的MSC-Exo进行处理。结果显示，MSC-Exo可通过miR-223-3p调控信号转导及转录激活蛋白3、IL-1β以及IL-6的表达，同时提高Treg/Th17比值，进而减轻肝损伤，利于AIH的炎症修复。IBD是一种非特异性的慢性肠道炎症疾病，分为溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn disease，CD）。随着其发病率的逐年上升，目前IBD已成为全球性疾病。通过构建IBD的动物模型发现，MSC-Exo治疗IBD的潜在机制可能是参与调节相关转录因子的表达，进而发挥炎症抑制作用。Pak等应用源于人胎盘（human placenta，hp）的MSC-Exo（hPMSC-Exo）治疗CD具有良好的安全性和治疗效果。Duan等采用三硝基苯磺酸诱导构建UC小鼠模型，并采用原位注射hPMSC-Exo的方式进行治疗。结果显示，注射hPMSC-Exo可调节结肠细胞中促炎和抗炎细胞因子的平衡；同时，hPMSC-Exo还可通过降低髓过氧化物酶MPO和活性氧类的活性来抑制氧化应激。 常见的呼吸系统疾病包括哮喘、急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）和COVID-19等。因为过敏性鼻炎是导致哮喘病发的主要因素之一，所以治疗过敏性鼻炎也是从根本上治疗哮喘的有效途径。吴杰应用低氧处理的hUCMSC-Exo治疗过敏性鼻炎小鼠模型，结果发现，实验小鼠的IL-4和IL-10的表达量明显下降，存在更低分化程度的树突状细胞，进而证明MSC-Exo的注入可以增强对过敏性鼻炎的疗效。ARDS属于弥漫性肺损伤，是全球性普发疾病。胡松采用ARDS小鼠模型，通过尾静脉注入BMSC-Exo观察发现，实验组小鼠的生存率得到提高，同时肺组织炎症得到缓解。COVID-19具有高传播性和强变异性的特点，目前尚无有效治疗方法。MSC-Exo对病灶的免疫调节和组织修复能力可视作 COVID-19创新性疗法的重要基础，具有强大的医治潜力。Sengupta等在患有ARDS的COVID-19受试者中进行了第1阶段临床试验，结果显示，采用BMSC-Exo治疗的患者肺部的血氧饱和度以及氧合指数均显著升高，且体内炎症因子水平降低，患者存活率高达83%，肺部损伤情况也有所改善。 2.5 骨科疾病 骨骼是人体重要的器官，参与运动系统的组成，同时发挥支持和保护作用。骨科疾病除上述炎症疾病外，常见疾病还包括软骨损伤、骨折和骨质疏松（osteoporosis，OP）等。 MSC-Exo可促进软骨细胞增殖和基质生成，维持微环境“稳态”，还可激活软骨的修复和再生能力。Zhang等利用大鼠模型证实BMSC-Exo通过调控CD73的表达参与PI3K/Akt和ERK信号传导过程，进而促进细胞快速生长和浸润，实现软骨修复。此外，MSC-Exo携带的遗传分子也可以促进软骨修复。王宪峰等构建稳定过表达LncRNA H19的MSC并提取外泌体（H19-Exo），将其用于大鼠骨关节炎模型的治疗，证实高表达LncRNA H19的MSC-Exo通过靶向miR-29b-3p/转化生长因子β1/Smad3通路，促进软骨细胞的增长与再生，修复软骨损伤。 骨折修复是包括血管生成、细胞分化、成软骨合成的再生过程，愈合延迟或不愈合的现象会导致患者需要反复治疗，严重影响患者的生活质量。研究证实，促使MSC对骨骼组织进行再生修复的重要物质之一就是MSC-Exo。李畅等发现BMSC-Exo可以促进愈伤组织中骨形态发生蛋白2、Smad1和Runt相关转录因子2的表达，同时在骨折大鼠模型中，用BMSC-Exo治疗的组别愈伤组织体积明显增大，骨体积分数也显著提高。这表明BMSC-Exo可有效增强成骨作用。Furuta等通过尾静脉输注方式将MSC-Exo分别用于愈合能力障碍的CD9型小鼠和野生型小鼠。结果发现，MSC-Exo在成骨细胞内富集并积累，进而促进成骨细胞的增长，并极大缩减骨修复时间。 OP是常见、多发的骨代谢疾病，主要病征包括骨密度下降和骨组织微结构损伤。研究发现，MSC-Exo可通过介导骨代谢相关信号通路而实现对相关疾病的治疗。田荣华的研究显示，hUCMSC-Exo能促进骨质疏松大鼠成骨细胞的增殖，并呈浓度依赖性。其主要通过hUCMSC-Exo调控骨代谢循环，促进血管生成和成骨转化实现，进而对OP大鼠模型发挥修复作用。研究发现，MSC-Exo富含的多种microRNA能恢复继发性损伤，促进神经元细胞的修复和再生。张美玲等研究发现，注射MSC-Exo的大鼠模型组比注射PBS组的神经元光密度更高，而且信号转导及转录激活蛋白3与生长相关蛋白43的表达量更多，表明MSC-Exo可通过调控该通路促进轴突生长，进而发挥对神经元细胞的修复和再生作用，最终改善损伤大鼠的感觉功能。 2.6 其他疾病 除上述代表性疾病外，MSC-Exo的应用研究还有很多，如可用于创面愈合。皮肤通过对机体形成保护屏障以避免外界有害物质进入体内，当皮肤组织遭受外伤或糖尿病带来的并发症时，皮肤组织会产生不同程度的创伤。研究发现，MSC-Exo可控制胶原纤维在伤口愈合中的分布，减少瘢痕形成的同时加快创面愈合。此外，MSC-Exo包含的miRNA参与调控转化生长因子β信号通路，可诱导肌成纤维细胞分化，同时抑制促炎因子分泌，促进抗炎因子表达，利于创伤修复。 MSC-Exo在糖尿病及其并发症中同样发挥作用，Hu等发现经吡格列酮预处理后的MSC-Exo在高糖环境中可通过调控PI3K/Akt/内皮型一氧化氮合酶信号通路进而增强血管再生能力，促进糖尿病足溃疡的创口愈合。还有研究证实，MSC-Exo中的miR-17-5p可激活PTEN/Akt/低氧诱导因子1/血管内皮生长因子信号通路，提高血管内皮生长因子的表达水平进而加快血管生成，修复糖尿病产生的慢性伤口。 除此之外，MSC-Exo还可用于子宫内膜损伤和卵巢相关疾病。Zhang等构建子宫腔粘连（intrauterine adhesion，IUA）模型动物以评估MSC-Exo对IUA的治疗效果。结果发现， MSC-Exo能够阻遏TGF-β-Smad信号通路的转录与表达，促进血管生成，从而逆转子宫内膜纤维化。杜小倩等采用卵巢早衰（premature ovarian failure，POF）大鼠模型腹腔注射hUCMSC-Exo，结果发现，hUCMSC-Exo可依靠改善POF小鼠的3种激素水平来修复大鼠卵巢功能，为POF的无细胞疗法奠定实验基础。 3 展望 MSC-Exo通过MSC旁分泌途径作用于靶细胞，释放内容物将信息传递给靶细胞，调控细胞生物学行为。而其无细胞的“脂筏”结构更赋予了MSC-Exo更高的信息转导效率、稳定性和安全性，同时也更利于储存，这显示出无细胞疗法的巨大发展潜能。目前大量基础研究已证实MSC-Exo能够减轻炎症反应，实现细胞损伤的修复与再生，同时可作为药物载体进行联合治疗，提高药物局部浓度进而增强疗效。而且经过修饰的MSC-Exo载药系统具备更高的靶向能力和更好的生物相容性。因而通过开发设计MSC-Exo载药系统以及对MSC-Exo进行靶向修饰来提高治疗精准性均具有广阔的应用前景。 从Clinicaltrials披露的研究数据可以发现，当前采用无细胞疗法治疗疾病的临床研究仍是空白，缺乏相关的临床试验，MSC-Exo对于各种疾病的治疗研究多处于动物模型试验阶段。这意味着MSC-Exo还未达到商业化制备的条件，相关高效、标准化的制备方法亟待探究，同时缺少合理化、规范化的临床应用标准。选择合适的剂量和最佳给药途径，也是推进MSC-Exo临床治疗应用的难点之一。此外，MSC-Exo在不同疾病治疗中的相关分子机制尚未阐述清晰，治疗过程中的药代动力学和不良反应等问题仍未被解答，未来仍需对MSC-Exo展开深入探索，以便评估其在无细胞疗法中的价值。 作者 孙馨  黄玉香 青岛奥克生物开发有限公司研发部，青岛 266000 通信作者：黄玉香， Email：abmd2003@163.com 引用本文：孙馨, 黄玉香. 间充质干细胞源性外泌体在疾病治疗中的潜在应用研究进展 [J]. 国际生物制品学杂志, 2024, 47(4): 260-268.   DOI: 10.3760/cma.j.cn311962-20231115-00018 识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入 生物制品微信群！ 请注明：姓名+研究方向！ 版 权 声 明 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声明：因水平有限，错误不可避免，或有些信息非最及时，欢迎留言指出。本文仅作医疗健康相关药物介绍，非治疗方案推荐（若涉及）;本文不构成任何投资建议。 8月24日，博瑞医药公布2024 H1业绩：上半年公司实现营业收入6.58亿元，同比增长 11.95%；归属于上市公司股东的净利润1.06亿元，同比减少 2.81%；归属于上市公司股东的扣除非经常性损益的净利润1.05亿元，同比增长 0.25%。 其中，Q2实现营收3.18亿元，同比增长12.39%；归母净利润0.42 亿元，同比增长9.37%；扣非归母净利润0.41亿元，同比增长16.34%，业绩基本符合预期。 在研发创新方面，公司不断加大研发投入：报告期内，公司研发费用为1.43亿元，同比增长38.09%，研发费用占营业收入的21.71%，主要系公司坚持“研发驱动”战略，BGM0504注射液等创新药及吸入制剂的研发投入不断加大所致。 公司重点打造偶联药物平台、药械组合平台，在代谢疾病、肿瘤免疫和靶向治疗领域开发具有全球自主知识产权的创新药物，在呼吸吸入领域构建具有国际竞争力的产品线。2024年上半年，公司持续推进BGM0504注射液等创新药及吸入制剂的研发，创新药及吸入制剂合计研发投入占公司研发费用的53.04%，同比增长105.25%；其中创新药投入较去年同期增长169.70%，吸入剂投入较去年同期增长 60.08%。 创新药端，公司将依托偶联药物技术平台以及药械组合平台，致力于孵化出具有高度差异化、较大临床价值及较高商业价值的产品，重点布局含GLP-1的多靶点药物，探索除了传统的注射方式之外的新型给药方式，并将在慢性代谢疾病领域拓展更多临床应用。 多肽类降糖药BGM0504注射液是公司自主研发的GLP-1（胰高血糖素样肽 1）和 GIP（葡萄糖依赖性促胰岛素多肽）受体双重激动剂，可激动GIP和GLP-1下游通路，产生控制血糖、减重和治疗非酒精性脂肪性肝炎（NASH）等生物学效应，展现多种代谢疾病治疗潜力。据称BGM0504是替尔泊肽的“加强版”。 从博瑞医药2022年12月30日拿到IND批件开始，BGM0504的研发进度飞快，从临床试验的获批到Ⅲ期临床研究工作的开展仅用了18个月时间。 截至本报告披露日，BGM0504注射液2型糖尿病适应症的Ⅱ期临床所有受试者均已出组，数据库已锁定，正在进行统计分析。减重适应症的Ⅱ期临床已完成全部受试者入组，其中5mg和10mg剂量组受试者已全部出组，15mg 剂量组受试者尚未出组。BGM0504注射液后续尚需经国家药监局确认确证性临床试验方案，开展并完成Ⅲ期临床研究，并经国家药监局审评、审批通过后方可生产上市。 注射用 BGC0228 是公司开发的长效多肽靶向偶联药物，由疗效明确的拓扑酶Ⅰ抑制剂与具有肿瘤靶向的多肽结构偶联而成；BGC0228能靶向肿瘤组织高度表达的 CD44，使药物在肿瘤部位富集，高分子载体可延长药物的作用时间，临床拟开发用于小细胞肺癌，胰腺癌，结直肠癌，乳腺癌等多种实体瘤的治疗。BGC0228的显著特点是能将药物最大限度地运送到靶区，使药物在靶区浓集直接作用于病变组织，延长药物作用时间，减少用药量和药物的毒副作用。截至本报告披露日，注射用 BGC0228 处于临床Ⅰ期试验阶段，已完成剂量爬坡（最高剂量至 175 mg/m²）和剂量扩展研究（宫颈癌、卵巢癌和胃食管癌等瘤种），全部受试者均已出组，正在进行数据清理。 在建工程方面：公司在苏州建设制剂生产基地，用于BGM0504注射液的研发、生产；在泰兴建设原料药生产基地，用于BGM0504原料药的研发、生产。截至报告期末，苏州制剂生产基地已取得环境影响评价与排污许可审批意见，已取得图审合格证，已办理施工许可证，机电安装单位已进场，目前围护结构完成 80%；泰兴原料药生产基地环评已公示，安全设计、安全预评价已完成专家签字，机电安装单位已定标。 全球化和产业布局方面：公司积极布局全球化和完善产业链，为可持续发展夯实基础。一方面，公司通过合资方式参与海外建厂，依靠自身的技术能力，结合当地市场情况，开发适销对路的产品，开拓海外市场；另一方面，公司积极跟踪全球前沿科技，投资具有潜力的创新型科技公司，为未来的创新药管线布局。报告期内，公司新增对深圳奥礼生物科技有限公司的股权投资，该公司主要从事生物药口服递送技术和产业工艺研究，深耕于国际领先口服大分子药物递送技术。 总结 博瑞医药对于BGM0504寄予厚望体现在其研发费用投入力度中，去年12月博瑞医药拟新增3.5亿支/年BGM0504注射液产能，共3条产线，用途为“降糖、减肥”。 国内也有多家药企在切入减肥药赛道。国内企业GLP-1类药物研发方向主要包括仿制药跟随及自主研发创新药，仿制药主要集中在利拉鲁肽和司美格鲁肽两类，自主研发创新药则集中在多靶点多重激动剂的GLP-1药物，研发企业包括华东医药、鸿运华宁、众生药业、先为达生物、信达生物、德睿制药、圣诺医药、博瑞医药、民为生物、诺泰生物、恒瑞医药、信立泰、硕迪生物、仁会生物、甘李药业、质肽生物等（参考文章：国内32家减肥药企业盘点）。 资料来源：博瑞医药