HIF-1α x VEGF

点击蓝字 关注我们 日月其迈，时盛岁新。随着精准医疗的不断进步、免疫治疗的创新突破以及个体化治疗方案的精细化发展，肺癌治疗正迎来激动人心的新时代。2024年12月29日，“2024年肺癌诊疗精英汇学术研讨会暨第八届两岸三地肺癌学术研讨会”在北京顺利闭幕。会议期间，肿瘤瞭望特邀郑州大学医学科学院江秉华教授接受专访，分享肿瘤缺氧生物学发展历程及相关探索进展，特此整理，以飨读者。 江秉华 教授 郑州大学医学科学院 博士生导师 中国国家级人才  俄罗斯自然科学院外籍院士 中国抗癌协会肿瘤缺氧生物学和临床应用专委会（筹）主任委员 郑州大学医学科学院细胞信号和蛋白质组学中心主任 长期从事肿瘤发生发展以及信号转导的分子机制研究，针对肿瘤和其它血管性疾病的发病机理，运用分子生物学手段进行干预和治疗 《肿瘤瞭望》 近年来，肿瘤缺氧相关领域受到国际上众多科学家的重视并被广泛研究，首先请您结合相关研究进展，为我们介绍下肿瘤缺氧微环境与肿瘤的发生发展、临床诊疗的哪些环节密切相关？ 江秉华教授：缺氧是实体瘤的一个常见特征，影响其发生发展及治疗效果。多项研究表明，缺氧肿瘤微环境可调节肿瘤细胞快速增殖、肿瘤血管系统异常、间质高压或低氧输送诱导的肿瘤生长、侵袭和对治疗的抵抗，是最终引起肿瘤化疗和靶向治疗耐药、放疗耐受等的关键因素。 近二十年来，肿瘤缺氧作为促进肿瘤细胞代谢重编程的重要驱动因素之一，被认为是肿瘤治疗的重要靶点而受到国际广泛关注并且开展了大量研究工作。而在国内，对肿瘤缺氧生物学的探索尚处于起步阶段，期待未来通过领域同道的深耕探索、通力合作，不断为临床诊疗策略优化带来新思路，赶超国际一流水平，为我国肺癌防治做出重要贡献。 《肿瘤瞭望》 2024肺癌诊疗精英汇上您以《缺氧诱导因子1的发现及肿瘤发生和耐药的研究》为题作主题报告。能否请您为我们介绍下该项报告的主要亮点内容？ 江秉华教授：缺氧诱导因子1（HIF-1）是细胞适应缺氧环境的重要转录因子和调控蛋白，通过调控下游靶基因如EPO、VEGF、GLUT等的表达，促进血管新生及有氧糖酵解以适应缺氧的环境，进而影响肿瘤细胞代谢、血管生成和肿瘤转移等。 在本次汇报中，我重点分享了HIF-1的发现历程、作用机制、在肿瘤发生发展过程中的作用，以及团队在肺癌领域肿瘤缺氧微环境的相关探索，包括肺癌肿瘤细胞乳酸化、泛蛋白修饰组学分析、EGFR-TKI耐药等研究进展。但目前相关探索仍不深入，对其临床实践探索亟需未来进一步深入挖掘。 《肿瘤瞭望》 中国抗癌协会肿瘤缺氧生物学和临床应用专业委员会于2024年11月14日成立，您作为首任主委，请您为我们分享下专委会成立初衷、未来的工作重点和发展方向？ 江秉华教授：近年来，肿瘤缺氧相关领域受到国际上众多科学家的重视并被广泛研究，并且肿瘤缺氧和氧感知获得了2019年诺贝尔生理学和医学奖。 在我国，肿瘤缺氧生物学的研究也逐渐得到重视，中国抗癌协会肿瘤缺氧生物学和临床应用专业委员会的成立旨在为我国广大肿瘤缺氧生物学研究者提供一个学术交流及项目合作的平台，立足肿瘤缺氧生物学的基本原理和国际前沿研究，探讨肿瘤缺氧与肿瘤耐药新的调控机制、肿瘤化疗和靶向治疗耐药、放疗耐受和免疫治疗抵抗等国际前沿研究领域和临床应用，更重要的是，期望通过中国抗癌协会肿瘤缺氧生物学和临床应用专业委员会可以将肿瘤领域基础研究及临床实践进行有机结合，通过探索影响肿瘤缺氧微环境的关键因素，进而发现可以改变当前临床实践的用于肿瘤精准诊疗的潜在生物标志物，不断探寻优化肿瘤治疗策略以期助力肿瘤精准诊疗。 （来源：《肿瘤瞭望》编辑部） 声 明 凡署名原创的文章版权属《肿瘤瞭望》所有，欢迎分享、转载。本文仅供医疗卫生专业人士了解最新医药资讯参考使用，不代表本平台观点。该等信息不能以任何方式取代专业的医疗指导，也不应被视为诊疗建议，如果该信息被用于资讯以外的目的，本站及作者不承担相关责任。

摘要：尽管基于干细胞的治疗方法在管理某些疾病方面显示出比传统手术更大的潜力，但它也不可避免地存在一些缺点，这些缺点可能会限制其临床转化。与干细胞相比，干细胞衍生的外泌体拥有许多优势，例如无免疫原性、无输注毒性、易于获取、保存方便，且没有致瘤潜力和伦理问题。外泌体可以通过垂直传递其多能性或多向分化能力，从其亲本细胞（如胚胎干细胞和成体干细胞）继承相似的治疗效果。在对过去五年的相关文献进行彻底搜索和细致剖析后，我们呈现了这篇全面、最新、专业特定和疾病导向的综述，以突出干细胞衍生外泌体在外科应用和潜力。来自干细胞（例如胚胎干细胞、诱导多能干细胞、造血干细胞、间充质干细胞、神经干细胞和内皮干细胞）的外泌体能够治疗骨科手术、神经外科、整形外科、普通外科、心胸外科、泌尿科、头颈外科、眼科和妇产科中遇到的众多疾病。干细胞衍生外泌体的多样化治疗效果是通过组织特异性反应和细胞特异性分子信号通路的层级转化实现的。在这篇综述中，我们强调干细胞衍生外泌体作为管理各种外科状况的干细胞疗法的可行且强大的替代方案。我们建议未来的研究结合外科医生、纳米医学从业者和干细胞研究者的智慧，在这一相关且引人入胜的研究领域进行探索。 1.引言 干细胞是一群未分化的细胞，具有自我更新和重建功能性组织的独特能力。它们主要根据分化潜能、来源和谱系进展进行分类。根据它们的潜能，干细胞可以是全能的、多能的、多向的、寡能的和单能的。干细胞存在于胚胎和成体细胞中。胚胎干细胞（ESCs）和诱导多能干细胞（iPSCs）是多能干细胞的最佳例子，而成体多能干细胞则以造血干细胞（HSCs）、间充质干细胞（MSCs）、神经干细胞（NSCs）和内皮干细胞/祖细胞（EPCs）为代表。所有这些亚型的干细胞都已广泛用于人类疾病的治疗。 作为再生医学的一种方式，干细胞疗法引起了巨大关注，因为它为以前无法治愈的疾病患者提供了新的选择。随后，成千上万的相关临床试验被注册，涵盖了广泛的医学问题，如肌肉骨骼和神经系统疾病、免疫疾病、血液学功能障碍和退行性状况。然而，一些试验未能在临床上显示出任何益处。这可能是由于干细胞疗法不可避免的限制，如输注毒性、免疫原性、致瘤潜力和伦理问题。 外泌体，由几乎所有细胞类型包括干细胞分泌，被认为是比干细胞疗法更安全、更通用的替代品。外泌体是纳米级、球形、脂质双层单膜细胞外囊泡，充当细胞间信使。外泌体被视为其亲本细胞的缩小版，部分原因是某种细胞类型的外泌体提供细胞特异性或独特的生物分子集合。此外，已发现干细胞通过其可溶性分泌物包括外泌体以旁分泌方式发挥作用。换句话说，干细胞衍生的外泌体（SC-Exo）继承了其亲本细胞相似的治疗效果，例如抗炎、免疫调节和组织再生。总的来说，干细胞衍生的外泌体是干细胞疗法的强大替代品，没有表现出其细胞对应物所呈现的缺点。（表1） 在临床应用之前，外泌体必须在生产、纯化和修饰方面进行准备和优化。近年来，已发表了许多医学综述，分析了外泌体疗法的这些上游措施。然而，一些研究途径仍然未被充分调查：特别是，缺乏系统调查下游临床应用的研究，尤其是从外科角度来看。无论是由疾病还是外科医生的手术刀造成的组织损伤，都会通过炎症和再生动态作出反应，这使得外科成为干细胞衍生外泌体疗法的完美场所。干细胞衍生的外泌体继承了其亲本细胞相似的治疗效果，例如组织再生、抗炎和免疫调节。 在这项工作中，我们将剖析过去五年的相关出版物，以呈现一个全面、最新、专业特定和疾病导向的综述。我们的目标是弥合目前外科医生、纳米医学从业者和干细胞研究者之间存在的差距。 2.外泌体和外泌体疗法的一般背景 2.1.外泌体的生物发生、组成和摄取 外泌体在大小、内容和生产机制方面与其他类型的原发性细胞外囊泡（例如凋亡体和小囊泡）不同。外泌体形成的最广泛接受的机制，即内体途径，如下。最初的内体是通过细胞膜内陷产生的，在这个过程中生物活性物质开始在早期排序内体中积累。晚期排序内体随后形成多泡体（MVBs），在第二次内陷后。最后，MVBs与细胞膜融合，将携带的外泌体释放到外部。也有报道称非内体途径的外泌体生物发生，例如血浆膜出芽。 正如三大外泌体数据库（即ExoCarta、VesiclePedia和EVpedia）总结的，外泌体包含众多分子，包括蛋白质、糖复合物、脂质、核酸、代谢物和其他生物活性物质。每个类别的例子及其相应功能已在其他地方进行了全面审查。一方面，外泌体包括一个复杂的蛋白质网络，包括外部蛋白质（例如四跨膜蛋白、抗原呈递复合物和粘附分子）和内部蛋白质（例如热休克蛋白、ESCRT机制、细胞因子和趋化因子以及膜转运蛋白）。另一方面，作为人类外泌体核酸中最丰富的，微小RNA（mRNA）可以通过外泌体介导的细胞间通信参与造血、外泌体和神经及血管再生。 外泌体一旦到达受体细胞，就有多种摄取机制，这些机制可以归类为膜融合、受体相互作用和内吞作用（图1b）。最终，外泌体的货物被释放到细胞质中，这一过程取决于外泌体的来源、货物的性质以及受体细胞的代谢状态。从外泌体生物合成到摄取和细胞内信号传导的整个生命周期可以使用荧光、发光和放射性技术进行追踪。 图1 外泌体治疗的上游措施说明（使用Autodesk 3ds Max 2023生成的图表）。a 外泌体的生产和纯化（以MSCs和NSCs为例，展示多能干细胞）。b 天然外泌体的内容。c 外泌体的修饰。（BM 骨髓，DC 树突细胞，IAC 免疫亲和色谱，iPSC 诱导多能干细胞，MHC 主要组织相容性复合体，miRNA 微小RNA，MSC 间充质干细胞，MVB 多泡体，NSC 神经干细胞，SEC 尺寸排阻色谱，UC 脐带） 2.2.外泌体的来源和分类 根据外泌体是否经过人工修饰，它们大致被分类为天然外泌体和工程化外泌体（第2.4节）。根据物种来源，外泌体被分为动物源性和植物源性外泌体。目前，外泌体主要根据其亲本细胞的类型进行分类。几乎所有类型的人类细胞都能产生外泌体。这些包括但不限于巨噬细胞、树突状细胞（DCs）、血小板、干细胞，甚至是肿瘤细胞（图1a）。 例如，巨噬细胞源性外泌体有助于疾病进展（例如糖尿病、动脉粥样硬化和心力衰竭）和疾病治疗（例如皮肤创伤、炎症性肠病和真菌及病毒感染）。然而，它们在抑制和促进肿瘤方面似乎扮演着矛盾的角色。与DCs类似，DC源性外泌体（Dex）也可以通过其表面蛋白如主要组织相容性复合体（MHCs）与免疫细胞（例如T细胞、B细胞和NK细胞）相互作用。一些临床前和临床试验已经证明了基于Dex的免疫疗法对癌症的有效性和安全性。此外，肿瘤源性外泌体（Tex）不仅参与肿瘤增殖、侵袭、转移和免疫，而且可以作为癌症诊断和治疗的生物标志物。最近，Tex被用作抗肿瘤药物和DC疫苗的抗原呈递者，作为一种有前景的无细胞癌症免疫疗法。最后，干细胞源性外泌体的临床应用将在以下部分详细讨论。 外泌体可以在所有体液中找到，如血液、唾液、尿液、血浆、眼泪、精液、羊水甚至母乳。体液衍生的外泌体是疾病生物标志物的高稳定储库，协助液体活检在各种临床环境中进行，如癌症、心血管疾病和围产期疾病。然而，每种体液中共同存在的内容和可用性可能会给外泌体分离带来挑战。 2.3.外泌体的生产、分离和纯化 阻止基于外泌体的治疗进入临床实践的主要障碍之一是外泌体的产量和效率低。例如，在实验室环境中，从1毫升培养基中只能收获不到1微克的外泌体蛋白。有各种扩大外泌体生产的方法，这些方法被归类为生化策略（例如LPS、BMP-2、HIF-1α和IFN-γ及TNF-α）、物理策略（缺氧、热应激和饥饿）、机械策略（剪切应力和3D培养）和仪器策略（中空纤维生物反应器和搅拌罐生物反应器）。 外泌体在大小、内容、表面标记和来源方面是异质的，这使得它们的分离变得困难。目前可用的外泌体分离和纯化技术是基于它们的大小、表面电荷或免疫亲和性（图1a）。然而，没有一种“一刀切”的方法，因为这些技术都有优点和缺点。 例如，超速离心被认为是外泌体提取的金标准。尽管它需要最少的试剂和专业知识，但时间消耗、高成本、低效率和脂蛋白共分离限制了它的大规模使用。免疫亲和色谱是一种基于抗体和配体特异性结合的分离技术。它快速且提供高纯度、特异性和产量。然而，使用的抗原/蛋白偶联需要表达在外泌体表面。基于大小的分离技术主要是指超滤和尺寸排阻色谱，这两种方法都快速且适合大规模应用。但是孔堵塞、外泌体丢失和纯度低使得这种方法难以普及。尽管没有单一的技术是完美的，将上述技术与其他技术（例如基于沉淀和基于微流体的）结合起来可能是一种解决方案，以同时满足外泌体分离和纯化的多重要求。 2.4.外泌体的修饰 外泌体可以生化修饰以扩大、改变或改善它们的治疗效果。外泌体的修饰分为内部策略（例如药物装载）和外部策略（例如表面修饰）。一方面，外泌体可能是一个理想的治疗载体，用于输送药物、核酸和疫苗，因为它们在稳定性、非免疫原性和靶向受体细胞方面的优势。有各种货物装载技术，包括生产前装载方法（例如转染、共培养和电穿孔）和生产后装载方法（例如冻融循环、孵化、超声、挤出和低渗透析），这取决于它们是在外泌体生物合成之前还是之后应用（图1c）。例如，Tian等人使用电穿孔将阿霉素装载到Dex中以治疗乳腺癌。Kim等人使用孵化和超声将紫杉醇装载到RAW 264.7衍生的外泌体中以克服癌细胞的多药耐药性。Ohno等人使用转染将抗肿瘤let-7a miRNA装载到HEK293衍生的外泌体中以管理乳腺癌。 另一方面，外泌体的表面修饰以遗传工程外泌体膜或亲本细胞、化学连接靶向配体、静电相互作用和磁性纳米颗粒技术为例。表面修饰的主要目的是选择性地将外泌体输送到目标细胞以进行精确治疗。例如，Alvarez-Erviti等人通过遗传工程修改DC以表达Lamp2b和RVG肽，从而靶向中枢神经系统（CNS）。Zhu等人使用化学反应将肿瘤靶向肽c(RGDyK)插入外泌体表面以靶向胶质母细胞瘤。Nakase等人使用静电相互作用将外泌体与由pH敏感融合肽和阳离子脂质形成的复合物结合，从而实现增强的细胞质递送。 2.5.外泌体的特性和验证 外泌体在治疗应用前需要进行特性和验证。当前用于外泌体特性的方法主要集中在外泌体的大小、形态和货物剖面上。基于大小的验证包括纳米颗粒跟踪分析（NTA）、动态光散射（DLS）和可调电阻脉冲传感（TRPS），而基于形态的分析包括扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）。此外，货物剖面进一步细分为蛋白质组学、脂质组学和基因组学分析，包括西方印迹、ELISA、流式细胞术、质谱和PCR。由于上述每种特性方法都有优点和缺点，将三个方面的分析结合起来是一种普遍做法，例如一组TEM、NTA和西方印迹，以识别分离的外泌体。 例如，基于显微镜的方法，如SEM和TEM，可以分别直接可视化表面形貌和内部结构。然而，由于操作复杂和样品制备繁琐，TEM不适合快速测量大量样品。NTA有助于快速检测和实时外泌体观察，同时比流式细胞术具有更高的分辨率。NTA的主要缺点是难以区分外泌体和污染蛋白。作为一种成熟的技术，西方印迹可以定性和定量地检测外泌体蛋白生物标志物的表达，特别是来自细胞培养介质的外泌体。然而，它耗时且不适合检测来自生物流体的外泌体。 2.6.外泌体的储存 目前用于外泌体长期保存的方法主要包括冷冻保存、冻干和喷雾干燥。温度和防冻液是冷冻保存中最重要的两个成分。4°C的储存可能会削弱外泌体的生物活性并减少蛋白含量，而-80°C被认为是对外泌体形态和内容影响最小的最佳温度。不可渗透的二糖防冻液，特别是海藻糖，是最佳选择，因为它可以防止外泌体聚集和冷冻损伤。对于热敏感材料，例如外泌体和疫苗，通过冷冻干燥的冻干处理可以轻易储存，并且通过简单地加水重新配制。最近的一项研究表明，即使在室温下储存，带有冷冻保护剂的冻干可以保持外泌体蛋白和RNA的活性大约4周。最后，与冷冻干燥相比，喷雾干燥是一个单步过程，从而减少了对昂贵设备和漫长多步骤研磨的需求。然而，喷雾干燥的核心参数，如外泌体给药速率、雾化压力和出口温度，都会影响外泌体的稳定性和货物完整性。 图2 外泌体治疗在外科应用的下游说明（使用Adobe Photoshop 2023和Adobe Illustrator 2023生成的图表）。外泌体的治疗效果是通过疾病特异性组织反应、组织特异性细胞变化和细胞特异性分子信号通路的层次转化实现的。 3.骨科和创伤手术以及SC-EXO治疗 3.1.骨折 骨折是最常见创伤性大型器官损伤，大约有10%无法正常愈合。骨折愈合涉及一个合成组织体积增加阶段和一个分解组织重塑阶段，这两个阶段受到各种因素的控制，如干细胞、先天和适应性免疫功能以及稳定性。骨折的生物药理治疗可以局部给药（例如骨形态发生蛋白，BMP）或系统给药（例如甲状旁腺激素，PTH）。作为一种有前景的替代方案，外泌体治疗骨折愈合主要利用骨髓源性MSCs作为细胞供应者（表2）。 推测MSC源性外泌体促进骨折愈合的机制如下。首先，骨修复的进展需要多种细胞，例如炎症阶段的炎症细胞、纤维血管阶段的内皮和间充质祖细胞、骨形成过程中的成骨细胞和软骨细胞以及骨痂重塑过程中的破骨细胞。其次，这些细胞中的大多数可以吸收外泌体，特别是成骨细胞和血管内皮细胞，它们与骨折愈合最为相关。最后，在吸收外泌体后，受体细胞的基因表达被修改，从而激活各种信号通路（图3a），引起各种细胞和组织反应（图3b），最终导致改善骨折愈合。 图3 干细胞衍生外泌体治疗的机制（使用Adobe Photoshop 2023和Adobe Illustrator 2023生成的图表）。a 激活和调节各种信号通路。b 疾病特异性的细胞和组织反应。 早期研究使用了各种动物模型来研究骨折愈合。在横向股骨干骨折模型中，发现外泌体不仅促进了野生型小鼠的成骨作用，还挽救了CD9−/−小鼠骨折愈合的迟缓，这是一种已知具有较低骨结合率的品系。在股骨不连模型中，外泌体通过可能的BMP-2/Smad1/RUNX2途径促进成骨和血管生成，从而增强骨折愈合。在胫骨牵张成骨模型中，年轻MSC分泌的外泌体促进了老年MSC的成骨能力，并在老年大鼠中增强了新骨形成。此外，EPC源性外泌体通过刺激血管生成加速牵张成骨过程中的骨再生。作为外泌体的主要货物（第2.1节），RNA可以改变受体细胞的基因表达和表型功能，其中微小RNA（miRNA）和长非编码RNA（lncRNA）被最广泛研究。从外泌体miRNA的角度来看，一个小组发现，骨髓MSC源性外泌体中的miR-136-5p促进了体外成骨细胞的增殖和分化，从而促进了体内的骨折愈合。这是通过抑制miR-163-5p的下游靶基因，低密度脂蛋白受体相关蛋白4（LRP4），通过Wnt/β-catenin途径实现的。另一个小组发现，MSC源性外泌体miR-25可以通过Smad泛素化调节因子1（SMURF1）调节Runt相关转录因子2（Runx2）的泛素化和降解，以促进小鼠骨折愈合。从lncRNA的角度来看，特别是骨特异性lncRNA H19，一个中国小组揭示了尽管高脂饮食减少了成骨分化并削弱了骨折愈合，但这可以通过MSC源性外泌体lncRNA H19通过miR-467/HoxA10轴在肥胖诱导的骨折模型中逆转。此外，一个美国小组证明了外泌体lncRNA H19不仅改善了成骨作用，还通过血管生成素1/Tie2-NO信号途径改善了血管生成。 与其使用MSC自然衍生的外泌体，一些研究人员对分离前的外泌体进行了预处理以获得更好的结果。梁等人用小剂量的二甲基草酰甘氨酸（DMOG），一种小的血管生成分子，预处理MSCs，以准备外泌体，通过靶向蛋白激酶B/mechanistic target of rapamycin（Akt/mTOR）途径，在临界尺寸颅骨缺损模型中增强血管生成和骨再生。另一种方法，陆等人将miR-29a装载到MSC源性外泌体中，通过靶向vasohibin 1，显示出强大的促进血管生成和成骨作用的能力。此外，脐带MSC源性外泌体在骨折愈合中显示出与骨髓MSC相当的成果。此外，低氧条件下的MSC源性外泌体对骨折愈合的效果比正常氧条件下的更好。从机制上讲，低氧预处理通过激活低氧诱导因子1（HIF-1α）增强了外泌体miR-126的产生。各种研究表明，低氧预处理是MSC源性外泌体治疗骨折愈合效果的有效和有前景的优化方法。 3.2.骨关节炎 骨关节炎（OA）是最常见的关节疾病，也是成人活动限制的最常见原因，全球约有2.4亿患者受到影响。OA的病理学已经从被视为仅软骨发展到影响整个关节的所有组成部分的多组织疾病，包括骨骼、滑膜、肌肉、韧带和周围脂肪。临床试验成功揭示了阻止结构进展（例如，组织蛋白酶K和Wnt抑制剂）或减少OA疼痛（例如，神经生长因子抑制剂）的系统化合物。作为一种潜在的OA治疗选择，大多数MSC源性外泌体治疗在体外模型中以软骨细胞为目标。这些MSCs可以来自各种组织，如骨髓、滑膜、牙龈和髌下脂肪垫（IPFPs）。 一些关注软骨生成的研究特别关注miRNA的作用。吴等人发现IPFP MSC源性外泌体通过miR100-5p调节的mTOR-自噬途径抑制来保护关节软骨免受损害，并改善OA小鼠的步态异常。由于在临床上通过关节镜手术容易从OA患者中检索到人类IPFP，这种类型的外泌体治疗可能会简化和加速从实验室到床边的过程。刘等人发现MSC源性外泌体可以通过lncRNA-KLF3-AS1/miR-206/GIT1轴促进软骨细胞的增殖并抑制其凋亡。孔等人进行的细胞工作表明，滑膜MSC源性外泌体miR-320c可以通过靶向ADAM19增强软骨生成。此外，毛等人建议，来自软骨生成MSCs的外泌体miR-92a-3p可以通过靶向Wnt5a增强软骨生成并抑制软骨降解。82 与这些使用原始外泌体的研究相比，很少有小组在系统给药前对外泌体进行了修改。陶等人通过转染滑膜MSCs与miR-140-5p修改外泌体，发现外泌体miR-140-5p过表达可以增强软骨组织再生并防止大鼠模型中的膝关节OA。同时，王等人使用TGF-β1刺激MSCs，由此产生的外泌体miR-135b通过调节特异性蛋白-1增加了软骨细胞的增殖。在一项比较研究中，朱等人证明了来自iPSC衍生的MSCs的外泌体比滑膜MSC衍生的外泌体对OA的治疗效果更强。 其他研究不仅关注软骨形成，还关注在骨关节炎(OA)治疗中的抗炎和免疫调节作用。例如，间充质干细胞(MSC)衍生的外泌体在体外抑制了炎症因子、与谷氨酰胺代谢活性相关的蛋白、谷氨酰胺以及GSH/GSSG比例，同时在体内改善了小鼠的软骨细胞功能、组织炎症和运动能力，从而缓解了OA的进展。使用整体方法，近期研究已将注意力从软骨转移到其他组织（例如，骨骼）在关节中。首先，骨髓MSC衍生的外泌体miR-206促进了OA中成骨细胞的增殖和成骨分化，通过减少E74样因子3(Elf 3)，改善了炎症，并增加了小鼠股骨组织中骨钙素和BMP2的表达。其次，MSC外泌体处理的骨软骨缺陷表现出再生免疫表型，特征是CD163+ M2型巨噬细胞的浸润高于CD86+ M1型巨噬细胞，并伴随着促炎滑膜细胞因子IL-1β和TNF-α的减少。最后，牙龈MSC衍生的外泌体在预防胶原诱导的关节炎方面被证明具有免疫抑制作用。与亲代细胞相比，这些外泌体在抑制IL-17A和促进IL-10、降低关节炎的发病率和骨侵蚀方面具有相同或更强的效果，通过抑制IL-17RA-Act1-TRAF6-NF-κB信号通路。 目前，没有单一的“一刀切”药物可能适合所有OA患者。改变疾病的OA药物(DMOADs)可能成为下一代OA治疗。MSC衍生的外泌体治疗OA与DMOADs相吻合非常有价值和相关：两者都能靶向炎症细胞因子、基质降解酶和Wnt通路。因此，DMOADs开发中的新兴方法，如基于miRNA的模式和靶向细胞衰老，也可能被用来完善基于MSC的外泌体治疗OA。 3.3.脊髓损伤 创伤性脊髓损伤(SCI)是一个毁灭性的全球健康问题，对患者和社会都造成了重大的功能和经济负担。SCI的病理生理学包括由机械创伤引起的原发性损伤和以凋亡、水肿、缺血、炎症细胞浸润和兴奋毒性为特征的继发性损伤级联。尽管进行了外科干预，涉及药物治疗的临床研究可以被广泛分类为神经保护性或神经再生性。针对上述机制链的每个事件，MSC和NSC衍生的外泌体治疗都能对脊髓保护和再生产生有益影响。 一些研究小组已经针对神经细胞死亡。Ma等人。揭示了胰岛素样生长因子1(IGF-1)刺激的NSC衍生的外泌体可以通过miR-219a-2-3p/YY1途径抑制神经细胞凋亡，同时促进SCI后的功能恢复。另外，Zhang等人。发现蛛网膜下腔注射NSC衍生的外泌体可以通过激活自噬来抑制神经细胞凋亡，通过miR-374-5p/STK-4轴增强SCI后的功能恢复。Shao等人。使用MSC衍生的外泌体探索了其他形式的细胞死亡（例如，铁死亡），发现外泌体lncGm36569可以通过miR-5627-5p/FSP1轴抑制神经细胞铁死亡，从而减少神经功能障碍。 一些研究小组已经针对抗炎和免疫调节。Nakazaki等人。发现分数静脉注射MSC衍生的外泌体可以靶向M2型巨噬细胞并上调TGF-β，从而稳定微血管并改善功能恢复。类似地，Liu等人。证明除了缺氧增加骨髓MSCs中外泌体的产生外，预处理的外泌体miR-216a-5p也可以通过TLR4/NF-κB/PI3K/Akt途径调节小胶质细胞M1/M2极化，修复创伤性SCI。Huang等人。有价值地证明了硬膜外脂肪MSC衍生的外泌体可以减轻NLRP3炎症体并改善SCI后的功能恢复。与MSC衍生的外泌体相比，内皮祖细胞(EPC)衍生的外泌体可以提供相当的抗炎效果。Yuan等人。显示EPCs的外泌体miR-222-3p可以通过SOC3/JAK2/STAT3途径促进抗炎巨噬细胞，并改善SCI后小鼠的功能修复。 一些研究小组已经针对血管生成和血-脊髓屏障(BSCB)完整性。例如，Zhong等人。使用未修饰的NSC衍生的外泌体，发现它们富含VEGF-A，因此可以增强脊髓微血管内皮细胞(SCMECs)的血管生成活性。相比之下，Chen等人。用FTY720修饰NSC衍生的外泌体，FTY720是一种免疫调节剂和微血管调节剂，通过PTEN/Akt途径保护SCMECs的屏障功能，从而改善后肢功能。众所周知，脊髓微血管内皮与周细胞之间的连接对于维持BSCB的结构完整性至关重要。因此，Zhou的团队试图验证外泌体治疗在周细胞稳态中的作用。他们证明骨髓MSC衍生的外泌体可以减少体外周细胞焦亡并增加周细胞存活率，同时改善BSCB完整性和运动功能恢复。 最后，一些研究小组在神经保护和神经再生期间针对其他方面，如神经毒性星形胶质细胞和内源性NSC的可持续性。Lai等人。证明人脐带MSC衍生的外泌体可以通过靶向神经毒性星形胶质细胞来促进脊髓功能的恢复。此外，miR-146a-5p修饰的外泌体比未修饰的外泌体具有更强的效果。Li等人。发现从神经生长因子(NGF)过表达的骨髓MSCs衍生的外泌体可以增强NSCs的神经元分化和轴突再生。Zhou等人。证明胎盘MSC衍生的外泌体可以促进增殖内源性NSCs的激活，从而改善运动活性和膀胱功能障碍，这是一个可能进一步恶化SCI患者生活质量的常见后遗症。 3.4.肌肉和肌腱撕裂 肌肉和肌腱撕裂可能是由急性创伤（例如，骨折，第3.1节）或慢性过度使用（例如，运动损伤）引起的。肌肉拉伤和肌腱撕裂的愈合遵循典型的伤口愈合过程，涉及炎症、增殖和重塑阶段。包括基于细胞和基于生长因子的治疗在内的多种非外科策略已被试验以改善愈合。以下概念验证研究表明，MSC衍生的外泌体可能成为下一代肌肉骨骼治疗。 一方面，一些研究小组专注于肌肉-肌腱-骨单元的各个组成部分。Nakamura等人。声称MSC衍生的外泌体可以改善C2C12肌细胞的体外肌生成和HUVECs中的血管生成，同时加速体内骨骼肌再生在心脏毒素诱导的肌肉损伤模型中。这些好处至少部分是通过miRNAs如miR-494介导的。Chen等人。发现脂肪MSCs的外泌体可以增强原代腱细胞的增殖和迁移，同时通过上调装饰蛋白和小胶原在兔子跟腱断裂模型中改善修复肌腱的机械强度。 另一方面，一些研究小组将肌肉-肌腱-骨单元视为一个单一的功能系统，并使用肩袖撕裂作为疾病模型，这是患者寻求治疗的最常见肩部疾病。一组研究人员发表了两项连续的研究，使用脂肪MSC衍生的外泌体。在大鼠大量肩袖撕裂模型中，外泌体治疗可以防止肌肉的萎缩、炎症和血管化。在兔子慢性肩袖撕裂模型中，外泌体治疗可以防止脂肪浸润并改善生物力学特性。另一组报告说，骨髓MSC衍生的外泌体可以增加肩袖重建后的断裂负荷和刚度，诱导肩袖端点周围的血管生成，并促进腱-骨界面的生长。 3.5.其他骨科疾病 骨质疏松症是一种代谢性骨病，其特征是骨密度低和骨结构弱化，增加了骨折的风险。它是由破骨细胞骨吸收过度补偿成骨细胞骨形成引起的。在一项细胞研究中，脂肪MSC衍生的外泌体可以拮抗缺氧/血清剥夺诱导的骨细胞凋亡和骨细胞介导的成骨细胞生成。进一步的动物研究揭示了脐带MSC衍生的外泌体可以通过miR-1263/Mob1/Hippo途径抑制骨髓MSC凋亡并预防废用性骨质疏松症，并通过miR-2110和miR-328-3p改善胫骨密度和逆转雌激素缺乏性骨质疏松症。 与脊髓损伤(SCI)相比，周围神经损伤（例如坐骨神经损伤）更为常见。随后的神经再生受到神经元和施万细胞之间相互作用的控制，并因炎症细胞浸润而变得更加复杂。研究表明，脂肪MSC衍生的外泌体可以通过增加体外神经突起生长和体内轴突再生以及步行行为来靶向神经元。脂肪MSC衍生的外泌体可以通过促进施万细胞的增殖、迁移和神经营养因子的分泌来靶向施万细胞，在体外促进神经营养因子的分泌，并在体内恢复去神经肌肉萎缩。LPS预处理的MSC衍生外泌体可以通过增强体外M2型巨噬细胞极化来靶向炎症细胞，并加速体内周围神经再生。 腰椎间盘退变(IVD)是导致下背痛的主要原因，这是导致全球残疾寿命年数最多的伤害。其分子过程包括细胞外基质(ECM)退化、炎症、氧化应激、凋亡、衰老和自噬减少。外泌体治疗的新途径试图解决这些问题。Cheng等人证明，骨髓MSC衍生的外泌体通过外泌体miR-21抑制髓核细胞(NPC)凋亡，缓解IVD退变。另一方面，Chen等人发现，人类ESC衍生的外泌体可以通过传递miR-302c抑制NLRP3炎症体，从而减轻髓核细胞的焦亡。除了细胞死亡和线粒体损伤外，NPC中的氧化应激也被MSC衍生的外泌体抑制。由于IVD退变和OA共享常见的分子疾病谱，使用MSC衍生外泌体治疗OA（第3.2节）的积极结果可以作为IVD退变研究的参考。 股骨头坏死（ONFH），也称为缺血性坏死，是一种影响年轻人群的致残性疾病，通常导致全髋关节置换。糖皮质激素(GC)诱导的骨坏死是ONFH最常见的原因之一，其发病机制表现在两个方面：股骨头的血液供应受损和成骨活性减弱。刘等人表明，iPSC衍生的MSCs的外泌体可以通过PI3K/Akt途径促进血管生成和成骨来预防GC诱导的ONFH。Zuo等人证明，过表达miR-26a的外泌体衍生自HSCs，可以提供类似的治疗效果。 4.神经外科和SC-EXO治疗 4.1.缺血性中风 中风是全球死亡第二大原因，也是导致残疾的第三大原因，其中缺血性中风是最常见的亚型。缺血性级联反应中的关键事件包括神经元功能障碍、兴奋毒性、神经化学损伤和神经炎症。在治疗方面，新一代的临床试验正在进行中，使用细胞保护药物，如免疫调节剂、IL-6受体拮抗剂、Rho激酶抑制剂和自由基清除剂。针对上述病理生理学的每个事件，几乎所有亚型的SC-exo都显示出对中风恢复的强效治疗效果（表3）。 一些研究小组已经针对神经保护和神经发生。首先，SC-exo治疗可以抑制神经细胞死亡。Luo等人发现，NSC衍生的外泌体可以抑制凋亡，同时在正常和缺氧糖剥夺（OGD）条件下促进SH-SY5Y细胞的增殖。这在大脑中动脉闭塞（MCAO）模型中也得到了测试，表现为减少的梗死面积和神经细胞凋亡，通过外泌体miR-150-3p。其他体外和体内研究表明，使用EPC衍生的外泌体具有类似的抗凋亡效应。Zhang等人发现，通过用干扰素γ（IFN-γ）预处理亲代NSCs，可以提高外泌体的抗凋亡效应。其次，SC-exo治疗可以保护中枢神经系统的细胞。Kang等人揭示，来自骨髓MSCs的外泌体可以通过抑制NLRP3炎症体介导的焦亡来挽救OGD诱导的神经细胞损伤。来自缺氧培养的外泌体比正常培养的外泌体具有更显著的神经保护效应。同样，Li等人发现，来自人类iPSC衍生的神经祖细胞的外泌体对OGD神经元和神经突起生长具有神经保护作用。在缺血条件下保护神经功能是通过PTEN/Akt途径调节的。此外，Sun等人证明，NSC衍生的外泌体也可以保护星形胶质细胞，这些细胞在中风后变成支持反应性星形胶质细胞（RAs）。第三，SC-exo治疗可以改善中风后的神经发生。Wei等人表明，来自骨髓MSCs的外泌体中的Zeb2/Axin2可以改善中风后的神经发生、神经可塑性和空间记忆以及神经功能，可能通过SOX10、Wnt/β-catenin和内皮素-3/EDNRB途径。Wang等人说明，修饰miR-126的EPC衍生的外泌体可以通过增强神经发生来缓解急性脑损伤并促进中风后的功能恢复。 一些研究小组已经针对抑制神经炎症。首先，未修饰的SC-exo治疗通过外泌体miRNAs显示出抗炎效应。Dong等人表明，骨髓MSC衍生的外泌体可以在体外诱导BV2小胶质细胞失活和M2极化，同时通过传递miR-23a-3p减少体内梗死大小并改善神经功能。类似地，Zhang等人揭示，脐带MSC衍生的外泌体miR-146a-5p可以减轻体外OGD后小胶质细胞介导的神经炎症，同时通过IRAK1/TRAF6信号通路改善体内行为缺陷和小胶质细胞激活。其次，通过修饰外泌体可以增强SC-exo治疗的抗炎效应。Yoon和同事建立了过表达肿瘤易感性基因（TSG）101的人类NSCs，从而增加外泌体分泌。工程化外泌体不仅在体外减轻了LDH释放和促炎因子，而且在体内减少了梗死体积，抑制了DNA损伤途径，并上调了神经营养因子。此外，Tian的团队通过巧妙地将RGD肽附着在NSC衍生的外泌体膜上，开辟了新的领域，该外泌体在静脉给药后靶向缺血性大脑的损伤区域，从而通过抑制MAPK途径抑制脑缺血后的炎症反应。有趣的是，Gao等人使用从小鼠成纤维细胞重编程的诱导NSCs（iNSCs）进行中风治疗。他们表明，iNSC衍生的外泌体与NSC衍生的外泌体具有相似的治疗效应，不仅可以促进神经发生，还可以抑制神经炎症。 最后，一些研究小组在中风恢复期间针对其他方面，如神经化学损伤和氧化应激。Zhu等人将脑源性神经营养因子（BDNF）装载到NSC衍生的外泌体中，构建工程化外泌体。在H2O2诱导的氧化应激模型中，外泌体治疗显著增强了NSC的存活。在大鼠MCAO模型中，外泌体治疗不仅抑制了小胶质细胞激活，还促进了内源性NSCs向神经元的分化。总的来说，基于BDNF的NSC衍生外泌体的修饰在治疗缺血性中风中提高了效果。另一方面，修饰miR-210的EPC衍生外泌体可以保护神经元免受缺氧和再氧化（H/R）诱导的凋亡、氧化应激和活力下降，从而支持缺血性中风的治疗。来自富含ACE2的EPC衍生外泌体的miR-17-5p可以改善老年小鼠的脑缺血损伤。在Xu和同事进行的一项有趣的研究中，NSC-exo和EPC-exo的组合，通过BDNF-TrkB和Nox2/ROS途径保护H/R损伤的神经元，通过miR-210和miR-123过表达对缺血性中风发挥更好的治疗效果。 与缺血性中风相比，出血性中风对大多数幸存者构成了更致命的威胁和更严重的残疾。miR-137过表达被发现可以增强EPC衍生外泌体对氧血红蛋白处理的SH-SY5Y细胞（一种体外出血性中风模型）中凋亡、铁死亡和线粒体功能障碍的神经保护效应，部分通过COX2/PGE2途径实现。 4.2.创伤性脑损伤 全球每年大约有7000万患者遭受创伤性脑损伤（TBI），这构成了严重的身体、心理社会和经济威胁。TBI可以分为原发性损伤（例如，轴突死亡、神经炎症、神经化学变化和代谢功能障碍）和继发性损伤（例如，缺血和缺氧损伤、脑水肿、颅内压增高、脑积水和感染）。每位TBI患者都有一套独特的情况，这取决于伤害的位置和严重程度等变量，使得医疗和外科治疗相当具有挑战性。因此，使用SC-exo的系统疗法可能成为管理TBI的“一刀切”选项。 一系列最初关注MSC衍生外泌体疗法功能恢复和宏观方面的动物研究发表。在大鼠TBI模型中，接受外泌体治疗的动物在空间学习和感觉运动功能方面显示出显著改善。此外，外泌体治疗显著增加了病变边界区域新生内皮细胞的数量，以及齿状回中的新生未成熟和成熟神经元。在另一个具有类似发现的大鼠TBI模型中，从3D系统中培养的MSC衍生的外泌体比传统2D条件下的外泌体提供了更好的结果。在对主要运动皮层进行TBI的猴子模型中，接受外泌体治疗的动物在恢复的前3-5周内恢复到术前的抓握模式和获取食物奖励的潜伏期。在一个更复杂且临床上更现实的大动物模型中，研究了TBI和出血性休克，外泌体疗法减轻了神经损伤的严重程度并加快了神经恢复。 相比之下，近年来完成的研究为SC-exo疗法对TBI的分子机制提供了新的见解。Chen等人报告称，脂肪MSC衍生的外泌体可以通过特别被微胶质细胞摄取并抑制它们的激活来促进功能恢复、抑制神经炎症、减少神经元凋亡和增加神经发生，通过抑制NF-κB & MAPK途径实现。Wen等人表明，骨髓MSC衍生的外泌体可以减少TBI小鼠模型的皮层组织中细胞凋亡，抑制神经炎症，并促进微胶质细胞向抗炎表型的转变。这是通过miR-181b对IL-10/STAT3途径的作用实现的。Abedi等人证明，NSC衍生的外泌体可以改善神经行为表现，抑制星形胶质细胞神经炎症，增强神经发生，同时保持NSC干性。一个有价值的额外发现是，与亲本NSC相比，外泌体在感觉运动功能恢复方面似乎更优越。最后，剂量反应和治疗窗口表明，MSC衍生的外泌体可以改善血管生成和神经发生，以及感觉运动和认知功能，同时减少神经炎症和海马神经元细胞丢失。尽管100 µg和1天可能是最佳剂量和治疗窗口，但外泌体在至少7天伤后的治疗窗口内对TBI治疗显示出广泛的有效剂量范围。 TBI和SCI是两种最严重的CNS创伤，日益被认为是全球健康优先事项。第3.3节和4.2节中提出的新兴证据对这两个密切相关的研究子专业是相互有益的。因此，未来对TBI和SCI的SC-exo疗法的研究可以是机制基础的（例如，脑肠轴转录因子炎症体和补体系统的作用）或基于修饰的（用药物装载外泌体，例如，免疫调节剂抗氧化剂循环RNA和microRNAs）。 4.3.阿尔茨海默病 与TBI和SCI不同，阿尔茨海默病（AD）和帕金森病（PD）是最常见的神经退行性疾病（NDD）。NDD的标志包括但不限于，病理性蛋白聚集，突触和神经网络功能障碍，异常蛋白质稳态，细胞骨架异常，能量稳态改变，DNA和RNA缺陷，炎症和神经元细胞死亡。AD是全球最常见的痴呆形式，占2500万例。目前，只有两类药物被批准用于症状性AD治疗，包括胆碱酯酶抑制剂和NMDA拮抗剂。尽管有几种疗法正在积极进行临床试验，但它们都远未治愈AD。大脑-药物输送的挑战，例如，血脑屏障（BBB）和药代动力学缺点，很可能被纳米大小的外泌体解决，这些外泌体还包装有强大的生物分子。大多数SC-exo疗法涉及淀粉样β（Aβ），它位于AD病理生理学的中心。 最初的工作集中在清除病理性蛋白Aβ肽的聚集。Elia及其同事通过脑内注射MSC衍生的外泌体，在AD的临床前模型的早期阶段减少了皮质和海马中的Aβ斑块负担和营养不良的神经突起。此外，作者使用免疫印迹确认了Neprilysin的存在，Neprilysin是一种能够降解Aβ的中性内肽酶，存在于外泌体的裂解物中及其mRNA中。 一些团队专注于缓解突触功能障碍和氧化应激。Wang等人发现，MSC衍生的外泌体可以挽救突触损伤并改善APP/PS1小鼠的认知行为，同时减轻外源性Aβ诱导的诱导型一氧化氮合酶（iNOS）表达。与使用MSC衍生的外泌体不同，Li等人给予NSC衍生的外泌体并增强线粒体功能，激活sirtuin 1，突触活动，并挽救认知缺陷。Huber等人注意到，热休克诱导的NSC衍生的外泌体表现出更大的神经保护作用，对抗氧化应激以及Aβ诱导的神经毒性。 一些团队将研究重点放在能量稳态上。Chen等人发现，MSC衍生的外泌体可以改善AD转基因小鼠的大脑葡萄糖代谢和认知功能，分别使用18F-FDG PET/CT成像和NOR测试。 一些团队专注于小胶质细胞神经炎症。在Zavatti的细胞研究中，发现羊水MSC衍生的外泌体可以减轻神经炎症小胶质细胞表型并从Aβ中恢复神经毒性，使用LPS刺激的BV2小胶质细胞和SH-SY5Y神经母细胞瘤细胞作为模型。Ding等人表明，脐带MSC衍生的外泌体可以通过调节小胶质细胞激活来减轻神经炎症和减少Aβ沉积，从而增加AD小鼠的空间学习和记忆功能。 一些团队专注于神经元细胞死亡和神经发生，希望抵消AD的进展。Reza-Zaldivar及其同事给予AD小鼠MSC衍生的外泌体，SC-exo疗法刺激了侧脑室区的神经发生并减轻了Aβ诱导的认知障碍。这些效果与MSC中显示的效果相当。 一些团队专注于血脑屏障（BBB），其功能障碍导致通透性增加、微出血、葡萄糖运输受损以及周细胞和内皮细胞退化。刘等人指出，5xFAD（家族性阿尔茨海默病）小鼠在4个月大时BBB破裂，更重要的是，用NSC衍生的外泌体治疗逆转了AD引起的BBB缺陷。 最后，一些团队专注于提高AD的SC-exo疗法的技术性。当外泌体被静脉注射时，它们可以在大脑以外的其他器官中被追踪，而不是目标区域。崔等人将MSC衍生的外泌体与CNS特异性狂犬病病毒糖蛋白（RVG）结合，以靶向转基因AD小鼠的大脑。修改后的外泌体不仅显示出增加的皮层和海马体输送，而且还显著改善了学习能力和记忆能力，同时减少了Aβ沉积。另一方面，高等人通过体细胞重编程获得了iNSC，为治疗性外泌体的来源开辟了新窗口。他们证明，与NSC衍生的外泌体具有相似治疗效果的iNSC衍生外泌体，可以减轻各种AD表型，例如，认知功能、Aβ沉积、神经炎症和神经再生，在临床前小鼠模型中。 4.4.帕金森病 帕金森病是老年人中第二常见的神经退行性疾病，全球影响超过600万患者。PD是由黑质多巴胺能神经元坏死和名为Lewy体的蛋白质包涵体存在引起的。分子病理生理学包括α-突触核蛋白蛋白质稳态、线粒体功能障碍、氧化应激、钙失衡和神经炎症。 在一项使用骨髓MSC衍生外泌体的研究中，黄等人发现，外泌体衍生的肿瘤坏死因子刺激基因-6（TSG-6）可以减轻1-甲基-4-苯基吡啶离子（MPP+，神经毒素MPTP的代谢产物）诱导的神经毒性。在这个使用SH-SY5Y和SK-N-SH细胞的体外PD模型中，外泌体抗PD进展效应被发现是通过STAT3/miR-7/NEDD4轴介导的。 在一项使用NSC衍生外泌体的研究中，李等人揭示了SC-exo疗法可以帮助预防PD的神经病理学和进展。在体外对SH-SY5Y和BV2细胞工作时，NSC衍生的外泌体可以减少细胞内活性氧（ROS）和相关的凋亡途径。在体内对6-羟多巴胺诱导的PD小鼠工作时，NSC衍生的外泌体可以下调促炎因子并显著减少多巴胺能神经元丢失。确认了NSC特异性microRNAs的存在，如miR-182-5p、miR-183-5p、miR-9和let-7，并发现它们参与细胞分化、神经营养功能和免疫调节。 4.5.多发性硬化症 多发性硬化症（MS）是最常见的非创伤性、神经退行性和致残性CNS疾病，影响年轻成人。MS的病理标志是大脑和脊髓中脱髓鞘病变的形成，伴有炎症和自身免疫参与。目前批准的疾病修饰疗法包括基于干扰素的、免疫调节的、免疫抑制的和免疫重建药物。一些初步研究强调了MSC衍生外泌体对MS治疗的潜力。 在一项使用实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）大鼠的动物实验中，李等人表明SC-exo疗法显著降低了神经行为评分，减少了炎症细胞渗入CNS，并减少了脱髓鞘。此外，外泌体治疗通过调节小胶质细胞的极化，上调M2相关细胞因子，同时下调M1相关细胞因子。 在一项使用两种脱髓鞘小鼠模型（EAE模型和铜饮食模型）的动物研究中，张等人发现SC-exo疗法可以通过直接作用于少突胶质细胞（OL）前体和间接作用于小胶质细胞来促进再髓鞘化。MSC衍生的外泌体可以改善神经系统结果，增加新生成和成熟的OL数量，减少Aβ前体蛋白密度，通过从M1转变为M2表型减少神经炎症，并抑制TLR2/IRAK1/NF-κB途径。 4.6.其他神经外科和相关疾病 上述已经详细讨论了MSC和NSC衍生外泌体疗法在四种主要类型的神经外科或神经系统疾病中的外科潜力。除了血管破裂、创伤、神经退行性和自身免疫相关疾病外，最近证明其他疾病也适合SC-exo疗法（表3）。这些包括但不限于：1，痴呆症，如血管性痴呆。HIV相关的神经认知障碍和辐射诱导的认知功能障碍；2，功能障碍，如癫痫和机械性痛觉过敏；3，先天性异常，如开放性脊柱裂；4，神经心理状况，如抑郁和压力；5，大脑衰老；6，医源性大脑问题，如深度低温循环停止。 5.整形外科和SC-EXO疗法 人体所有部位都发生伤口愈合，其中皮肤伤口最为常见。伤口相关费用最高的是外科伤口，其次是糖尿病溃疡。伤口愈合的总体但重叠阶段包括止血、炎症、血管生成、增殖和重塑，每个阶段由不同的细胞类型控制，并由各种信号通路调节。超过一半的相关使用SC-exo疗法促进皮肤伤口愈合的工作是基于MSC的（表4）。 在炎症阶段，外泌体能够抑制外周血单个核细胞的增殖，并在体外促进调节性T细胞的转化，减少皮肤中淋巴细胞的浸润。此外，外泌体能够减少IgE、嗜酸性粒细胞和肥大细胞的数量，并下调炎症细胞因子。在血管生成阶段，受过教育的外泌体（例如，阿托伐他汀和去铁酮）能够通过Akt/eNOS和PTEN/PI3K/Akt途径促进糖尿病伤口的血管生成。内皮祖细胞衍生的外泌体能够通过Erk1/2途径和p53途径加速皮肤伤口愈合。在增殖阶段，干细胞衍生的外泌体能够促进成纤维细胞和角质形成细胞的增殖和迁移。一些是通过PI3K/Akt、Akt/HIF-1α、ERK1/2和Wnt/β-catenin途径实现的，而另一些则是通过抑制LATS2、PPARγ和AIF核转位实现的。在伤口愈合的最后重塑阶段，肉芽组织被永久性瘢痕所取代，异常的伤口愈合可能会发生（例如，瘢痕疙瘩和肥厚性瘢痕）。间充质干细胞衍生的外泌体能够通过TGF-β/Smad2途径抑制成纤维细胞-肌成纤维细胞的转化，并在早期增加胶原蛋白合成，在晚期减少，从而减少瘢痕形成。此外，胚胎干细胞衍生的外泌体被发现对伤口愈合具有与间充质干细胞衍生的外泌体相似的治疗作用。陈等人使用人类胚胎干细胞衍生的外泌体帮助治疗压力性溃疡。他们注意到外泌体能够通过激活Nrf2改善内皮细胞衰老，并恢复与衰老相关的血管生成功能障碍，从而加速伤口愈合。此外，Bae等人揭示了来自胚胎干细胞的外泌体mmu-miR-291a-3p能够通过TGF-β受体2途径抑制人皮肤成纤维细胞的细胞衰老，从而加速切除性皮肤伤口愈合过程。除了伤口愈合，其他与整形外科相关的疾病已被证明适合SC-exo治疗（表4）。这些包括但不限于：1，皮肤移植，如皮瓣；2，组织丢失，如颅面缺陷；3，自身免疫性皮肤病，如硬皮病；4，皮肤感染，如利什曼病；5，毛发移植，如治疗脱发；6，皮肤老化。 6.普通外科和SC-exo治疗 作为普通外科的一个主要亚专业，肝胆外科对SC-exo治疗引起了极大的关注。首先，急性肝损伤（ALI）/急性肝衰竭（ALF）是一种罕见但具有挑战性的综合征，表现为肝功能障碍、凝血病、脑病和多器官衰竭。大约60%的ALF病例需要并接受原位肝移植或导致死亡。在一项研究中，林的团队关注了ALI的细胞死亡方面，并发现间充质干细胞衍生的外泌体能够通过稳定SLC7A11对抗四氯化碳诱导的ALI中的铁死亡。或者，邵的团队关注了外泌体的预分离修饰，并揭示了来自脐带间充质干细胞的外泌体能够通过外泌体miR-455-3p改善IL-6诱导的ALI。其次，与ALI相比，肝纤维化发生在肝脏持续慢性损伤时，可能会发展成肝硬化、肝衰竭、肝细胞癌甚至死亡。马等人发现间充质干细胞起源的外泌体circDIDO1能够通过miR-141-3p/PTEN/Akt途径在人肝纤维化中抑制肝星状细胞的激活。此外，王等人发现来自3D人类胚胎干细胞球体的外泌体能够通过外泌体miR-6766-3p的失活Smad途径减轻肝星状细胞的激活并抑制肝纤维化。对于那些需要肝移植的晚期肝纤维化患者，肝脏缺血再灌注损伤（IRI）是移植物功能障碍和器官排斥的严重并发症。杨等人证明骨髓间充质干细胞衍生的外泌体能够缓解肝IRI，减少肝细胞凋亡，并降低肝脏酶水平，通过增强自噬。杜等人表明，来自iPSC衍生的间充质干细胞的外泌体能够通过激活鞘氨醇激酶和鞘氨醇-1-磷酸途径保护肝脏免受肝IRI。第三，非酒精性脂肪肝病（NAFLD）被知道对中风恢复产生不利影响。使用2型糖尿病小鼠模型，Venkat等人证明HSC衍生的外泌体能够同时减少肝功能障碍并改善神经和认知功能。最后，急性胰腺炎是一种不可预测且可能致命的疾病，其预后主要取决于是否发展成多器官功能障碍综合征。陈等人揭示了来自iPSC衍生的间充质干细胞的外泌体能够通过Akt/Nrf2/HO-1途径改善严重急性胰腺炎引起的心肌损伤。外周动脉疾病影响全球2亿患者，在最严重的阶段，可能导致严重肢体缺血，使患者面临增加的心血管事件、截肢和死亡风险。作为一种无细胞治疗，胎盘间充质干细胞衍生的外泌体输注能够在小鼠耳缺血损伤模型中增强血管生成，使用激光多普勒血流分析。从机制上讲，间充质干细胞衍生的外泌体不仅促进体外管状结构的形成，而且动员内皮细胞进入皮下Matrigel栓塞体内，主要通过外泌体促血管生成的微小RNA，如miR-30b。此外，HSC衍生的外泌体能够通过改善肢体灌注、毛细血管密度、运动功能及其截肢来修复小鼠的缺血后肢。这很可能是由于内皮细胞相对于平滑肌细胞和成纤维细胞的外泌体miR-126-3p的内化。人类iPSC衍生的外泌体通过外泌体miR-199b-5p展示了类似的新生血管生成效应。另一方面，腔内再通越来越多地被用来重建血流到缺血区域，并恢复外周动脉疾病患者的组织丢失或坏疽。三个独立的团队都证明了EPC衍生的外泌体能够通过增强内皮细胞功能促进血管修复并加速大鼠球囊诱导的血管损伤模型中的再内皮化。此外，Kong等人通过抑制新内膜增生展示了EPC衍生的外泌体对球囊损伤的类似保护效果。这是通过促进再内皮化和抑制再狭窄而不是通过直接抑制平滑肌细胞的增殖和迁移来实现的。 McCulloh及其同事发表了一项关于坏死性小肠结肠炎（NEC）的SC-exo治疗的有趣研究，该研究对需要手术的早产儿的总体死亡率超过30%。作者比较了四种不同类型的干细胞衍生的外泌体的治疗效应，即羊水间充质干细胞、骨髓间充质干细胞、羊水神经干细胞和新生儿肠神经干细胞。当以至少4×10^8的浓度注射时，所有类型的SC-exo都被证明能够像它们的亲本干细胞一样有效地减少实验性NEC的发生率和严重程度。 败血症是普通外科中致命且可能可以预防的并发症，其中微血管功能障碍导致多器官衰竭和死亡。使用通过盲肠结扎和穿刺（CLP）的小鼠败血症模型，周等人证明EPC衍生的外泌体能够改善败血症结果。这表现为减少肺和肾脏血管渗漏，改善器官功能，并增加通过外泌体miR-126-5p和miR-126-3p的生存率。同样，刘等人通过外泌体miR-382-3p通过IκBα/NF-κB途径展示了EPC衍生的外泌体对败血症诱导的器官损伤和免疫抑制的保护作用。 7.心脏外科和SC-EXO治疗 全球主要死因是缺血性心脏病（IHD），主要由阻塞性冠状动脉粥样硬化引起。动脉粥样硬化斑块的破裂是急性动脉血栓形成导致心肌梗死（MI）最常见的触发因素。心肌长期缺氧可导致心肌细胞死亡。尽管及时的再灌注至关重要，但可能发生心肌IRI，从而减轻再灌注的有益效果。尽管现代冠状动脉再灌注，与急性MI导致的心力衰竭发展相关的死亡率和发病率仍然很高，这突出了下一代心脏保护治疗的重要性，如SC-exo。 邢等人进行的工作关注动脉粥样硬化。脂肪来源的间充质干细胞衍生的外泌体miR-342-5p被证明可以通过靶向H2O2挑战的HUVEC模型中的PPP1R12B来保护内皮细胞免受动脉粥样硬化的影响。彭等人和高等人进行的工作关注MI。来自间充质干细胞的外泌体miR-25-3p能够通过靶向促凋亡蛋白和EZH2来缓解MI，在OGD心肌细胞模型和左前降支结扎动物模型中。类似地，人类iPSC衍生的外泌体可以在不增加心律失常并发症的频率的情况下改善MI的恢复，在猪模型中。温等人和桑索等人进行的工作关注心肌细胞的死亡。间充质干细胞衍生的外泌体可以通过miR-144靶向PTEN/Akt途径在缺氧条件下改善心肌细胞凋亡，而iPSC衍生的外泌体可以调节缺氧心肌细胞中的自噬。卡苏尔等人和陈等人关注心肌IRI。前者发现来自非心肌细胞相关细胞的外泌体，即CTX0E03 NSCs，可以通过JAK/STAT途径减少梗死面积，同时延迟心肌细胞线粒体通透性转换孔的开启。后者发现间充质干细胞衍生的外泌体miR-143-3p可以通过CHK2-Beclin2途径调节自噬来抑制心肌IRI。最后，陈等人证明骨髓间充质干细胞衍生的外泌体可以减轻压力过载诱导的重构中的心肌肥大和纤维化，从而为心力衰竭提供了有希望的潜在治疗。 与间充质干细胞衍生的外泌体相比，来自胚胎干细胞的外泌体对心脏状况显示出相似的治疗效果。在保护心肌细胞方面，Khan等人发现胚胎干细胞衍生的外泌体miR-294可以改善心肌细胞存活，促进新生血管形成并抑制MI后的纤维化，从而增强MI后心脏功能。此外，Tavakoli Dargagni等人证明胚胎干细胞衍生的外泌体可以通过抑制TLR4-NLRP3介导的焦亡细胞死亡来减轻阿霉素诱导的心脏毒性。类似地，Singla团队表明胚胎干细胞衍生的外泌体可以通过增强抗炎M2型巨噬细胞和减少炎症诱导的焦亡来改善心脏重构。在管理心力衰竭方面，Pang等人展示胚胎干细胞衍生的外泌体可以通过FGF2信号在主动脉缩窄诱导的心力衰竭模型中减轻心力衰竭，改善心脏功能，并促进心肌血管生成。使用冠状动脉闭塞诱导的心力衰竭模型，Kervadec等人表明胚胎干细胞衍生的心血管前体分泌的外泌体可以恢复心脏功能，如减少左心室收缩末期和舒张末期容积。最后，同一研究小组后来证明，来自更易获得的细胞来源的外泌体，例如iPSCs，能够提供与胚胎干细胞衍生的外泌体相似的心脏保护效果。 其他重要的SC-Exo亚型，如iPSC-exo、HSC-exo和EPC-exo，也显示出心脏保护效果。例如，iPSC分泌的外泌体可以发挥细胞保护作用，维持细胞内Ca2+稳态并促进心肌细胞存活，从而改善MI的恢复。HSC-exo可以减少心脏损伤相关指标和心脏纤维化程度，同时提高心力衰竭动物模型的射血分数。此外，HSC衍生的外泌体的全身输注可以改善急性MI大鼠模型中的缺血性心肌病，同时在治疗副作用如肾脏损伤方面也有额外的好处。使用声波刺猬蛋白（Shh），一种血管生成因子，通过将外泌体Shh传递到缺血心肌，可以保持急性MI后的心脏功能。Ke等人证明EPC衍生的外泌体可以通过激活间充质-内皮转化和降低HMGB1的表达来增强心脏成纤维细胞的增殖和血管生成，后来发现EPC衍生的外泌体中的外泌体miR-218-5p和miR-363-3p可以通过靶向p53/JMY途径改善MI。在Yue等人的一项有趣的研究中，发现IL-10缺乏引起的全身炎症会通过在受体细胞中外泌体富集整合素相关激酶（ILK）和ILK介导的NF-κB途径的激活来损害EPC衍生的外泌体对心肌修复的修复特性。 在治疗胸部疾病方面，刘等人证明人类胚胎干细胞衍生的外泌体可以减轻炎症，防止过量胶原沉积，并保持博来霉素诱导的肺纤维化小鼠肺部的肺泡结构。这是通过外泌体mi-17-5p靶向血栓蛋白-2实现的。同样，周等人证明iPSC衍生的外泌体中的外泌体miR-302a-3p可以通过TET1抑制M2型巨噬细胞，从而减轻肺纤维化。刘等人表明EPC衍生的外泌体可以通过调节Mitofusion-2和Ras-Raf-ERK1/2途径抑制肺动脉平滑肌细胞增殖及其对凋亡的抵抗力，从而作为治疗肺动脉高压的潜在治疗候选药物。两个独立团队都揭示了人类EPC衍生的外泌体可以通过将miR-126传递到受损肺泡来改善LPS诱导的急性肺损伤的结果。张等人发现EPC衍生的外泌体可以改善肺微血管内皮细胞的生物活性，并保护它们免受过氧化损伤，在发育中的肺血管中，从而有助于治疗支气管肺发育不良。此外，Montay-Gruel等人证明人类胚胎干细胞衍生的外泌体可以改善与暴露于肺部电离辐射相关的晚期正常组织并发症，如在肺癌术后治疗中遇到的。 8.泌尿科和SC-EXO治疗 慢性肾脏病（CKD）是一种以肾脏结构、功能或两者持续变化为特征的综合征，影响全球10-14%的人口。CKD最常见的病理特征和最终表现是某种形式的肾纤维化。当伤口愈合失调时会发生肾纤维化，导致过多的细胞外基质蛋白，如胶原和纤维连接蛋白的积累。在他们的研究中，刘等人发现骨髓间充质干细胞衍生的外泌体可以通过靶向NFAT5的外泌体miR381-3p来减轻血管钙化，这是CKD中发病率和死亡率的一个不利指标。这在透析患者的严重动脉钙化中得到了进一步验证。在替代研究中，几个小组证明了骨髓间充质干细胞衍生的外泌体在治疗肾纤维化方面的能力，每个都有不同的作用机制解释。在细胞研究中，尹等人发现外泌体可以通过运输Nedd4L来防止TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞的上皮-间充质转化，Nedd4L激活自噬。在5/6亚全肾切除大鼠模型中，刘等人揭示外泌体可以通过调节Smurf2/Smad7轴来改善肾功能并减少纤维化大小。在单侧输尿管梗阻诱导的间质纤维化小鼠模型中，陆等人证明外泌体可以通过激活EP2受体减少M1和M2型巨噬细胞的极化来改善肾纤维化。 急性肾损伤（AKI）和CKD紧密相连，每个都是发展为另一个的风险因素。肾脏IRI是AKI和急性肾衰竭的主要原因。Lim等人证明来自iPSC衍生的间充质干细胞的外泌体可以通过激活ERK1/2信号通路纠正AKI小鼠的血清肌酐水平、小管坏死、凋亡、炎症细胞因子产生和氧化应激。在张等人的类似工作中，发现EPCs的外泌体miR-21-5p可以通过抑制CLP大鼠中RUNX1的表达来减轻败血症诱导的AKI。 9.耳鼻喉头颈外科和SC-EXO治疗 听力损失是全球最常见的感觉缺陷，影响着近20%的全球人口。感音神经性听力损失（SNHL）的原因非常多样，如老年性耳聋、耳毒性药物诱导、噪声诱导和特发性突发性SNHL。Tsai团队证明，脐带间充质干细胞（MSC）衍生的外泌体能够挽救顺铂诱导的听力损失中外毛细胞的丢失，并修复耳蜗损伤。耳蜗保护效应的潜在机制是通过miRNAs（例如miR-125a-5p和miR-125b-5p）和重塑因子（例如纤维连接蛋白和半乳糖结合蛋白-3）介导的。耳蜗缺血再灌注损伤（IRI）是特发性突发性和噪声诱导性SNHL的主要原因之一，可能导致感觉毛细胞和双极耳蜗螺旋神经节不可逆损伤。其病理生理学包括氧化应激、细胞过度死亡和炎症调节失调。Hao等人发现，过表达miR-21的神经干细胞（NSC）衍生的外泌体可以通过抑制小鼠耳蜗中的炎症过程来预防IRI引起的听力损失。这通过降低听觉脑干反应阈值、上调IL-10和下调TNF-α和IL-1β得到证实。甲状腺功能减退症是一种非常常见的疾病，可能由于甲状腺切除术或放射性消融治疗甲状腺功能亢进或甲状腺癌而发生。干细胞治疗和干细胞衍生的外泌体治疗已成为通过甲状腺再生治疗甲状腺功能减退症的有希望的管理方法。Degoserie等人使用体外甲状腺叶培养系统表明，EPC衍生的外泌体可以促进甲状腺细胞组织成甲状腺滤泡和腔扩张（即滤泡形成），这由层粘连蛋白-α1促进。颞下颌关节（TMJ）紊乱是影响31%成人和11%儿童的第二常见肌肉骨骼疾病。与其他滑膜关节一样，TMJ也容易受到骨关节炎（OA）的影响，共享常见的病理生理过程（第3.2节）。Zhang及其同事证明，MSC衍生的外泌体可以通过减轻免疫能力兔模型中的炎症和恢复基质稳态来缓解TMJ OA。外泌体介导的关节修复归因于腺苷激活Akt、ERK和AMPK信号传导，以及增强s-GAG合成。 10.眼科学和SC-EXO治疗 获得性视神经病变是成人失明的主要原因之一，有多种病因，如血管性、炎症性、创伤性、毒性、压迫性和营养性病因。视网膜神经节细胞（RGC）丢失是视神经病变的标志，通过多种细胞死亡途径发生。Mead和Tomarev发现，骨髓MSC衍生的外泌体可以在大鼠视神经压碎模型中促进RGC的生存和轴突再生。外泌体的神经保护和神经营养效应是通过外泌体miRNAs实现的，展示了无细胞潜力用于创伤性和退行性眼病。视网膜退行性疾病（例如，年龄相关性黄斑变性和视网膜色素变性）是全球导致双侧不可逆视力丧失的主要原因。其特征是光感受器、RGC或视网膜色素上皮（RPE）细胞的逐渐退化。Bian团队发现，NSC衍生的外泌体可以在RCS视网膜退化大鼠模型中保护光感受器、视觉功能和防止外核层变薄。这是通过外泌体靶向TNF-α、IL-1β和COX-2显著灭活小胶质细胞炎症实现的。在两项连续研究中，Gao团队表明，ESC衍生的外泌体可以通过增强视网膜Müller细胞的增殖和逆转分化来缓解视网膜退化，作为替代视网膜神经元前体。一方面，这是通过调节Müller细胞中外泌体HSP90的Oct4表达实现的。另一方面，通过向Müller细胞传递BDNF蛋白激活Wnt信号通路也发挥了重要作用。此外，使用遗传性视网膜退化大鼠模型，Park等人证明，无论是视网膜下还是玻璃体内注射人类HSC衍生的外泌体都可以提供退化视网膜的功能挽救。角膜缺陷愈合失败常常导致角膜盲，据报道是仅次于白内障的导致失明的主要原因。最严重和难以治疗的病例需要角膜移植。Wang等人比较了iPSC和MSC衍生的外泌体作为角膜上皮缺陷治疗的治疗提供者。发现这两种类型的外泌体都可以促进体外增殖、细胞周期进展和迁移，同时抑制凋亡，并加速体内角膜上皮缺陷愈合。更重要的是，iPSC衍生的外泌体比MSC衍生的外泌体具有更强的治疗效果。角膜移植是固体器官移植最成功的形式之一。然而，高达90%的高风险受者可能会发生移植物排斥。先天和适应性免疫是移植物失败的主要原因。免疫抑制药物仅显示出部分效果。Jia等人表明，MSC衍生的外泌体可以跨越生物屏障，并在角膜同种异体移植排斥的大鼠模型中延长移植物存活时间。这可能是通过抑制CD4+和CD25+ T细胞的浸润以及通过Th1信号通路减少IFN-γ和CXCL11实现的。 11.妇产科和SC-EXO治疗 原发性卵巢功能不全（POI）或早发性卵巢衰竭（POF）定义为40岁之前卵巢功能丧失。POI的非遗传因素包括自身免疫性疾病、代谢状况、感染和医源性程序（例如，化疗、放疗和手术）。POI女性遭受各种并发症，如骨质疏松症、不孕、心血管疾病和抑郁。尽管及时启动激素替代疗法对于控制这些症状和并发症至关重要，但它无法恢复卵巢功能。目前正在测试的实验性治疗方法包括线粒体激活、体外激活、干细胞治疗和外泌体治疗。Li等人进行的工作表明，脐带MSC衍生的外泌体可以在环磷酰胺（CTX）诱导的POI小鼠模型中改善卵巢功能。SC-exo治疗不仅恢复了与卵巢功能相关的激素水平和卵巢滤泡数量，还改善了POI小鼠的生殖能力。此外，外泌体通过调节Hippo途径促进卵巢颗粒细胞（GCs）的增殖，这种效应被YAP抑制剂中和。使用iPSC衍生的MSCs的外泌体也获得了类似的结果。Ding等人进行的工作表明，脐带MSC衍生的外泌体可以在POI小鼠模型中恢复卵巢表型和功能，促进CTX损伤的人类GCs和卵母细胞的增殖，并通过传递外泌体miR-17-5p和靶向其下游mRNA SIRT7来减轻ROS积累。进一步阐明miR-17-5p通过抑制SIRT7下调PARP1、γH2AX和XRCC6的表达。最后，Yang等人完成的工作揭示，骨髓MSC衍生的外泌体可以在化疗诱导的POF大鼠模型中恢复发情周期，增加基底和窦卵泡的数量，增加雌二醇E2和抗苗勒管激素水平，并降低卵泡刺激激素和黄体生成激素水平。从机制上讲，这是通过靶向PTEN的外泌体miR-114-5p实现的。 12.从外泌体治疗的临床前研究到临床试验 如第3至11节所讨论的许多临床前研究已证实，MSC衍生和NSC衍生的外泌体治疗许多疾病的优势，涵盖外科实践的亚专业。不仅限于干细胞衍生的外泌体，许多临床试验已证明外泌体的作用是双重的：生物标志物和治疗剂。在ClinicalTrials.gov上使用“外泌体治疗”、“外泌体治疗”和“外泌体”作为关键词进行搜索，产生了188条记录。然而，其中只有60（32%）直接涉及使用外泌体作为治疗剂的干预性研究（表5）。其余的，特别是与肿瘤学相关的试验，大多使用外泌体作为生物标志物，例如疾病发病机制中的关键角色（例如NCT04288141，NCT04154332），诊断标志物和治疗前的指导（例如NCT04629079，NCT03791073，NCT05451342，NCT03432806），监测指数和治疗效果的预测工具（例如NCT05427227，NCT04499794，NCT04852653，NCT05370105，NCT03800121，NCT05370105，NCT05328089），以及治疗后的预后指标（例如NCT06026735，NCT05705583，NCT05411445，NCT04167722，NCT05575622）。外泌体作为生物标志物的临床应用已在其他综述中广泛探讨328-332，因此不在本综述中讨论。就60项外泌体治疗临床试验的临床特征而言（表5），有几个亮点值得一提。 首先，所涵盖的疾病范围非常广泛，包括外科和内科疾病。这些包括第3至11节中讨论的许多外科疾病，如骨科疾病（NCT05060107中的膝关节骨关节炎、NCT04998058中的骨丢失和NCT04849429中的椎间盘退变）、神经外科疾病（NCT03384433中的缺血性中风和NCT04388982中的阿尔茨海默病）、整形外科疾病（NCT02565264和NCT05475418中的皮肤伤口愈合）、普通外科疾病（NCT05871463中的肝硬化）、心胸外科疾病（NCT05669144中的心肌梗死）和眼科疾病（NCT05413148中的视网膜色素变性）。换句话说，一些临床前研究尚未发展成为临床试验。这些包括但不限于，针对骨折、脊髓损伤、创伤性脑损伤、急性肝损伤和听力损失的外泌体治疗，这些可能成为未来外泌体治疗相关临床试验的方向。 其次，越来越多的临床试验关注两种医疗状况，即COVID-19（16项试验，占27%）和癌症（5项试验，占8%）。MSC衍生的外泌体可以通过修复作用和再生效应管理COVID-19中的病毒感染和肺损伤。前者表现为阻断病毒进入和复制，抑制细胞因子风暴，后者表现为预防炎症、液体清除和恢复肺通透性。此外，外泌体可以被设计成药物（例如，CD24，一种强大的免疫调节剂）传递平台，甚至疫苗来对抗COVID-19。与用于COVID-19管理的MSC衍生外泌体相比，用于癌症治疗的外泌体主要依赖非干细胞和货物工程。部分原因是MSC衍生的外泌体对肿瘤发生和转移表现出有争议的效应。尽管MSC衍生的外泌体与肿瘤细胞之间的确切相互作用仍有待讨论，但科学家们通过修改外泌体货物来传递抗癌核酸和抗癌药物，以及外泌体膜用于特定肿瘤靶向，克服了几个障碍。 最后，在用于疾病治疗的40项临床试验中，有38项（95%）使用MSC，2项（5%）使用iPSC作为外泌体的细胞来源。然而，这与第3至11节中讨论的临床前研究显著不同。NSC衍生外泌体在临床试验中使用不足，可能部分是因为其母细胞的供应限制。目前，NSC可以从三个来源获得：1、从初级CNS组织（例如成人和胎儿大脑）中分离；2、从多能干细胞（例如iPSC和ESC）分化而来；3、从体细胞（例如成纤维细胞和血细胞）重编程为iNSC。最近的研究开发了成纤维细胞衍生的iNSC，为从NSC样细胞中获得外泌体开辟了新窗口。这些iNSC-exo不仅在体外促进细胞生存和增殖不亚于NSC-exo，而且在缺血性中风后恢复和减轻AD样表型方面也有所增强。因此，iNSC可能是产生临床级外泌体的优秀细胞来源，用于临床试验。 总之，从临床前研究到外泌体治疗的临床试验的进展已经加快。然而，外泌体治疗的临床指示不足和亲本干细胞来源有限等问题仍有待解决。此外，一旦克服了在放大制造、遵守良好生产规范和监管框架方面的限制，干细胞衍生的外泌体治疗将很快被纳入临床实践，并服务于患者床边。 13.结论和未来展望 外泌体最近被追求作为一种无细胞的干细胞治疗替代品。ESC、iPSC、HSC、MSC、NSC和EPC衍生的外泌体特别引人注目，部分原因是其亲本细胞的多能性或多向分化能力。在经过有或没有修改的生产和纯化后，干细胞衍生的外泌体在治疗外科实践中遇到的许多疾病方面展现出巨大的潜力。这些疾病包括骨科疾病（例如骨折、骨关节炎和脊髓损伤）；神经外科（例如缺血性中风、创伤性脑损伤和阿尔茨海默病）；整形外科（例如伤口愈合）；普通外科（例如急性肝损伤）；心胸外科（例如心肌梗死）；泌尿外科（例如慢性肾病）；头颈外科（例如感音神经性听力损失）；眼科（例如获得性视神经病变）和妇科（例如原发性卵巢功能不全）。从机制上讲，干细胞衍生的外泌体通过疾病特异性的细胞和组织反应（例如组织再生、抗炎、抗细胞死亡、免疫调节和抗氧化应激）以及组织特异性的分子信号通路（例如Wnt/β-catenin、PTEN/PI3K/Akt/HIF-1α、MAPK和JAK/STAT通路）实现多种治疗效果。总的来说，干细胞衍生的外泌体治疗已被证明是外科领域干细胞治疗的强大且多功能的替代品。 干细胞衍生的外泌体的临床应用的未来重点应该放在这种治疗管道的各个节点上。首先，针对外泌体治疗前的大规模生产，需要一个高通量细胞来源以及一个可重复和可扩展的生产和分离协议。与静态系统培养单层细胞相比，生物反应器形式的动态系统，例如中空纤维生物反应器和搅拌罐生物反应器，可以通过在短期内产生大量细胞和外泌体来提高效率。然而，由于在反应器中遇到的物理和剪切应力，亲本细胞和衍生外泌体的表型可能会发生变化。因此，必须优化生物反应器的工作参数，以促进干细胞衍生外泌体的大规模生产。其次，针对外泌体的治疗方式，需要探索除全身给药之外的传递方法。当通过静脉系统传递时，外泌体会迅速从血液循环中清除，并在肝脏、脾脏和肺部积累，这可以通过局部给药来克服。最近，各种生物材料被用来保护、协助和增强局部传递的外泌体，以最大化它们的治疗效果。这些生物材料可以根据它们的来源（例如天然、合成和混合聚合物）、格式（例如支架、补片、喷雾和微针）和响应性（例如温度、pH和蛋白质）来设计，从而允许疾病特异性定制。最后，针对外泌体治疗的治疗指示，应该在未来的临床前研究和临床试验中包括比本综述中讨论的更多的疾病。例如，考虑到MSC衍生外泌体的免疫调节效应，气道炎症状况（例如过敏性鼻炎和哮喘）可能是外泌体治疗的合适候选者。最适合使用外科植入物治疗的疾病（例如人工耳蜗植入物、人工晶状体和避孕宫内节育器）可以以植入物为基础的局部释放外泌体的形式进行管理。除了主要疾病外，次要疾病，包括外科手术和全身麻醉相关的并发症（例如认知障碍、伤口麻木和恶性高热）可能成为外泌体治疗的治疗目标。总的来说，扩大外泌体生产的努力与多模式外泌体传递相结合，将加速干细胞衍生外泌体在迅速扩大的疾病谱中的临床应用。 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 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

摘要:肿瘤细胞与正常细胞的主要区别在于它们无限制的增殖能力和通过侵袭和转移扩散到不同器官的能力。胚胎干细胞（ESCs）和癌细胞之间已经发现了多种相似之处。因此，基于干细胞的疫苗可以通过向免疫系统呈现各种肿瘤抗原来帮助发展对癌细胞的强大预防性免疫。特别是诱导多能干细胞（iPSCs）和ESCs可能在摆脱各种生长限制方面类似于肿瘤细胞。免疫疗法目前被认为是一种范式转变的治疗策略。癌症疫苗（CVs）属于免疫疗法的范畴，特别关注基于干细胞的疫苗，这些疫苗针对各种实体瘤，是一种有希望的方法。这些疫苗通过在肿瘤微环境（TME）中诱导抗肿瘤免疫来工作，当与其他靶向疗法结合使用时，它们可能具有临床价值，以实现更好的临床结果。尽管在开发合理的癌症方案方面做出了重大努力，但由于癌症干细胞（CSCs）导致的耐药性问题仍然是一个挑战。基于干细胞的CVs有潜力引发显著的抗肿瘤反应，可能抑制原发肿瘤的转移，并诱导针对CSCs的体液和细胞毒性免疫反应。这些基于干细胞的疫苗在癌症管理中具有重要的治疗和预防潜力，解决了药物耐药性问题。尽管它们在临床前研究中显示出了有希望的结果，但需要进一步探索它们在人类中的应用。因此，一种针对癌症的新型基于干细胞的疫苗方法可能有助于克服这一障碍。 1.引言 癌症是一种非传染性疾病，起源于希腊词“Karkinos”，意指恶性细胞团或螃蟹。当正常细胞绕过身体的调节过程时，会导致异常的细胞生长，导致这些细胞恶性或无控制的生长。它被认为是一种严重且危及生命的状况，构成了重大的公共卫生问题。大约70%的癌症死亡发生在低或中等收入国家，主要是由于医疗服务不足导致诊断延迟和预后较差。随着预期寿命的增加和现代不健康生活方式的流行，多年来癌症病例的流行病学一直在上升。在印度，大约80%的癌症患者在疾病的晚期被诊断出来，导致临床结果恶化。 目前，癌症的管理策略包括手术、化疗、放疗以及其他靶向疗法，这些疗法专注于免疫系统或激素系统。免疫靶向疗法围绕免疫监视的概念，允许宿主免疫细胞识别异常的肿瘤细胞，对正常分裂的细胞影响最小。抗体（Abs）作用于各种靶点，如细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA-4）、程序性死亡配体1（PD-L1），以及针对致癌病毒（病毒相关癌症）的疫苗，如乙型肝炎病毒（HBV）和人乳头瘤病毒（HPV），都包括在免疫靶向疗法中。癌症疫苗（CVs）属于主动免疫调节疗法的子类别，因为它们协助身体的天然免疫细胞识别和摧毁肿瘤。这些疫苗被认为是免疫疗法的一种有希望的方法，因为它们可以通过影响抗原特异性T细胞免疫反应来产生长期的抗癌效果。它们通常通过非特异性免疫调节来刺激或修改免疫反应。CVs可以是预防性的或治疗性的。预防性疫苗旨在提供针对在癌症发展中具有显著风险因素的病毒的预防。美国食品药品监督管理局（USFDA）已经批准了针对两种病毒的疫苗，即HPV和HBV，它们分别是宫颈癌和肝癌的主要原因，在低收入国家分别负责近25%的病例。另一种疫苗，称为治疗性或治愈性疫苗，可用于通过直接刺激免疫介导的攻击来治疗非传染性原因的癌症。已有FDA批准的治疗性疫苗可用于宫颈癌、前列腺癌、肺癌、乳腺癌、头颈癌、胰腺癌和胶质母细胞瘤。传统疗法往往无法针对某些肿瘤细胞，这些细胞具有在人体内部各种环境中通过快速增殖和自我更新来生存的能力。 除了疫苗接种，其他免疫疗法策略尽管显示出显著效果，但面临各种问题，如高成本和其他免疫相关的副作用。因此，癌症疫苗的概念最终被开发出来。近年来，已经开发了各种癌症疫苗策略，分为四大基本类别：基于细胞的、基于蛋白质的、基于病毒/细菌的和基于基因的疫苗。 基于细胞的疫苗包括从免疫细胞如树突状细胞（DCs）或自然杀伤细胞（NK细胞）衍生的疫苗。尽管这些疫苗具有高免疫原性和控制抗原呈递的优势，但这些疫苗成本非常高，制备困难，并且存在高风险的白细胞分离术相关并发症，如血管损伤和电解质失衡。 另一方面，基于蛋白质或肽的疫苗更容易制备，毒性最小且免疫原性低，主要是由于对特定类型的人类白细胞抗原（HLA）亚型的认识受限。然而，基于病毒或细菌的疫苗由于其高免疫原性，携带更高的毒性风险和增加的机会性感染几率。基于基因的疫苗，包括脱氧核糖核酸/核糖核酸（DNA/RNA）基疫苗，诱导HLA非特异性的细胞和体液免疫。然而，它们需要非常特定且具有挑战性的储存条件，并且在人类中显示出较差的免疫原性。 基于DNA质粒的疫苗已被证明通过广泛和特定的免疫激活提供显著的安全性和有效性。然而，肿瘤发展出的免疫抑制反弹导致这种类型的疫苗治疗效果减弱。DNA疫苗的缺点的主要原因包括肿瘤在发展过程中获得的抗性。有几个重要因素促成了抗性的发展，包括：（i）被假定为宿主免疫细胞识别的表位的变化；（ii）T细胞的耗竭；（iii）调节性T细胞（Tregs）、髓系来源的抑制细胞（MDSCs）和肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）等免疫抑制细胞的过度表达；以及（iv）各种细胞因子的释放，包括转化生长因子β（TGF-β）和白介素-10（IL-10）。除了这些理论上的缺点外，当前疫苗的临床前和临床试验也没有显示出作为单独疗法对疾病结果有显著的希望影响。不同CVs的优缺点在表8.1中总结。因此，需要一种新的方法来开发一种克服这些限制并提供更好结果的CV，重点关注CSCs，这是一种主要的细胞类型，负责癌症复发和对化疗-放疗产生抗性的发展。CSCs通过表达不同的致癌表面标志物分化成各种细胞，促进肿瘤形成。CSCs与TME之间的相互作用导致肿瘤环境的各种变化，如上皮间充质转化（EMT），这已被充分记录并与癌细胞表型强烈相关。癌胚抗原，包括癌胚抗原（CEA）、甲胎蛋白（AFP）和人绒毛膜抗原（HCG），通常在胎儿阶段合成但在癌症中表达。这些基于癌胚抗原的疫苗具有潜在的治疗应用，但它们与局限性相关，如伦理问题和过敏性。因此，各种干细胞，如胚胎干细胞（ESCs），已经开发出来，与CSCs共享相似性和共同因素。这些ESCs可以作为多种癌症的目标，因为它们能够递送多种抗原并诱导对肿瘤细胞的免疫反应。诱导多能干细胞（iPSCs），是一种类似于ESCs的干细胞亚型，可以从患者的干细胞中重新编程，并作为有价值的目标。这种重新编程通过肿瘤抗原触发对CSCs的免疫反应。初步研究已经研究了iPSC衍生疫苗的有效性；然而，这些疫苗不能作为单独的治疗方法。因此，它们将与常规疗法结合使用，以改善患者的预后并克服抗癌药物抗性问题。 基于这一假设或概念，可以研究各种目标，如癌胚肽疫苗、基于ESCs的疫苗、基于成人干细胞（ASCs）的疫苗、基于iPSCs的疫苗等。本章总结了iPSCs、ESCs和ASCs的免疫原性，以及当前关于不同类型癌症中基于干细胞疫苗的研究。本章还提供了已经进行和正在进行的各种临床前和临床试验的总结。这些信息可以帮助我们的科学界就是否在抗癌药物方案中包含基于干细胞的疫苗做出决定。 2.干细胞的免疫原性 干细胞可以根据其潜力进行分类，包括以下类别：（i）全能干细胞，它们能够分化成所有可能类型的干细胞，如胚胎的桑葚期；（ii）多能干细胞，可以分化成大多数细胞类型，包括囊胚细胞团；（iii）多能干细胞，转化为密切相关的造血干细胞（HSCs）；（iv）寡能干细胞，产生急性淋巴细胞和髓细胞；以及（v）单能干细胞，可以自我更新为肌肉干细胞。干细胞也根据其来源进行分类，如神经干细胞（NSCs）、HSCs、间充质干细胞（MSCs）和ESCs（见图8.1）。癌症干细胞（CSCs）是其活动可以在发育的初始阶段被阻断的细胞。CSCs主要被分类为肿瘤启动癌症（TIC）细胞和肿瘤迁移癌症（TMC）细胞。TICs起源于上皮细胞，能够独立生长，而TMCs起源于间充质细胞，具有迁移和侵入其他组织的能力。启动CSCs，也称为副胚胎干细胞（P-ESCs），负责肿瘤启动，这需要通过间充质-上皮转化（MET）进行体细胞重编程。CSCs根据它们与胚胎细胞或胚胎细胞的相似性被分为三个亚组，包括初级、次级和三级CSCs。初级CSCs与人类胚胎的外胚层细胞在结构上相似。由于NANOG、八聚体结合转录因子4（OCT4）、DNA结合抑制因子-1（ID-1）和SRY-Box转录因子2（SOX2）基因表达等几种转录因子的过度活跃，初级CSCs被困在多能阶段，表现出自我更新的特征，类似于外胚层细胞。此外，次级CSCs类似于人类胚胎的低胚层细胞，通过促进由各种突变、过表达和自分泌/旁分泌信号传导引起的血管生成、侵袭和组织增殖，组织肿瘤生长和进展。当TME因低氧和其他自分泌/旁分泌信号传导压力因素而限制癌症的进一步生长和增殖时，一种新的表型细胞，即三级CSCs出现。这些细胞负责癌症迁移和侵入其他部位，导致微转移和巨转移。 图 8.1 干细胞的分类。注释：干细胞可以根据它们分化成特定细胞类型的能力进行分类。顾名思义，胚胎干细胞和iPSCs被称为多能干细胞。另一方面，成体干细胞被称为多能干细胞。癌症干细胞根据肿瘤的类型、起源和性质，可以表现出多能或多能的特性。 各种癌胚蛋白，包括CEA、甲胎蛋白（AFP）、HCG、胶质蛋白3、癌睾丸抗原、未成熟层粘连蛋白受体、胎盘碱性磷酸酶和IGF-2 mRNA结合蛋白（IMP）家族，通常存在于CSCs中。针对这些抗原可能导致基于癌胚蛋白的抗CVs的发展。这些抗原在最初的肿瘤发展中发挥作用，并使肿瘤细胞变成对化疗-放疗有抵抗力的细胞，使它们成为抗肿瘤免疫疗法的理想目标。 2.1.胚胎干细胞（ESCs） 胚胎干细胞（ESCs）本质上来源于胚胎内部细胞团（ICM），具有在人体内部广泛生长、增殖和适应不同环境的显著能力。人类胚胎发育与癌症之间可以画上一条平行线。 胚胎干细胞和癌症干细胞（CSCs）共享多个特征和共同因子，例如增加的端粒酶活性，通过维持端粒长度赋予CSCs不朽性。虽然人类ESCs源自上皮细胞，但它们经历了从上皮到间充质细胞的转变，也称为上皮-间充质转化（EMT）。ESCs和CSCs之间的主要区别在于基因组稳态，前者观察到而后者没有（图8.2）。 图 8.2 癌症干细胞（CSCs）的基因组不稳定性。注释：在正常的无病状态下，干细胞分化形成各种细胞，这些细胞经历正常的生长和增殖。这种正常生长在分化过程中由基因组稳态维持。然而，在疾病或易导致癌症的风险因素存在的情况下，基因组稳态会被破坏。因此，在分化过程中干细胞会经历基因组不稳定性，导致无控制的增殖和肿瘤形成。这就是为什么干细胞被称为癌症起始细胞，并且是癌症治疗的一个有希望的靶点。 ESCs还经历了去分化和再分化，伴随着各种致癌突变的发生，导致恶性。当移植时，ESCs在宿主细胞中引发异体免疫反应，主要是由于主要组织相容性复合体（MHC）和次要组织相容性（miH）抗原的存在。尽管两个亚类，I类和II类MHC的表达非常低，可以忽略不计。基于ESCs的疫苗比肿瘤胎儿肽特异性疫苗更受青睐，因为它们能够递送多种抗原。2012年Kavitha等人使用小鼠源ESCs作为疫苗在小鼠中进行的一项研究表明，产生的免疫反应不是由于异体反应，而是由于分化簇（CD）8+效应T细胞。肿瘤保护效应需要一定水平的CD8+ T细胞。这些细胞的消耗导致肿瘤保护活性的完全丧失。 2.2.诱导多能干细胞（iPSCs） iPSCs最初于2006年被发现，为医学领域干细胞的应用带来了新的视角。最初，人们主要关注iPSCs的再生潜力，对其免疫原性有所担忧。然而，这一特性可以被探索用于其抗肿瘤活性作为免疫疗法。iPSCs可以分为自体和异体iPSCs。在这些中，自体iPSCs显示出更广泛的肿瘤抗原，并且可以更好地作为癌症疫苗（CVs）进行探索。它们是通过将人类体细胞暴露于四个Yamanaka致癌转录因子，即Sox2、Oct3/4、c-Myc和Kruppel样因子（KLF4），以改变它们的转录状态以类似于肿瘤细胞。这四个因子中至少有一个在几乎所有癌症类型中都已知过表达。这些转录因子对CSCs的详细信息如下： 1.SOX4：SOX，也称为Y染色体性别决定区（SRY）相关的高迁移率族盒，负责癌症发展和增殖。它被归类为8个不同的亚类，从SOX A到SOX H。SOX4在为CSCs提供干细胞特性方面发挥着关键作用。它通过与组蛋白去乙酰化酶（HDAC）-1相关的转录促进，并增强CSCs的干细胞特性，通过结合到其启动子位点。 2.OCT4：也称为八聚体结合转录因子，普遍表达于大多数CSCs，并作为多能性的标志。OCT4的调节涉及表观遗传修饰，如DNA甲基化、乙酰化和磷酸化，这有助于增加CSCs的干细胞特性。此外，由微小RNA（miRNAs）、非编码RNA（ncRNAs）和小干扰RNA（siRNAs）组成的复杂框架为CSCs提供了多个靶点。 3.c-Myc：它是一个调控基因，控制着在正常情况下负责细胞增殖、血管生成和细胞周期进展的基本转录因子。其转录中的任何不规则都会导致肿瘤细胞的基因组不稳定性、无控制的生长、增殖和细胞周期进展。C-Myc还通过增加染色体异常、基因组不稳定性并激活各种下游信号基因来促进化疗抗性。在各种研究中，一些较小的致癌基因被c-Myc原癌基因所取代。 4.KLF4：也称为Krupple样因子4，是一种涉及增殖、分化和迁移的锌指转录因子。KLF4是负责CSCs干细胞特性的四个因子之一。KLF4表达的降低导致肺和结肠恶性，解释了其假定的作用。相反，在头颈癌中，其上调促进了肿瘤的生存和进展。KLF4在CSCs中的作用仍有待探索，需要进一步分类。iPSCs可以通过外部诱导重新编程为多能干细胞。iPSCs与多能肿瘤细胞在表观遗传和转录组方面具有相似性。使用iPSCs而不是ESCs的一个主要优势是能够绕过MHC不匹配和异体免疫。虽然ESCs和iPSCs在许多方面类似于肿瘤细胞，但iPSCs表现出更大的多能性，使它们成为更好的选择。此外，iPSCs与细胞因子释放综合征相关的毒性发生率较低，这是免疫疗法如嵌合抗原受体-T细胞（CAR-T细胞）疗法和PD-L1抑制剂中的常见问题。 2018年，Kooreman及其同事的一项研究显示iPSCs、ESCs和癌症组织之间存在显著的遗传重叠。由iPSCs产生的疫苗能够通过刺激合成各种炎症介质和抑制其他具有促进肿瘤活性的免疫细胞来调节宿主对恶性细胞的免疫反应。iPSCs通过诱导产生干扰素（INF）-γ和IL-4的脾细胞来展现抗肿瘤活性。多项研究表明，在用胎儿组织免疫肿瘤细胞后，观察到显著的抗肿瘤效果。干细胞特性是衡量细胞分化能力的量化指标。计算出的干细胞特性指数在转移或从原发部位进一步侵入的肿瘤细胞中最高，而在原发肿瘤部位显著较低。进行的一项研究计算了干细胞特性指数，揭示了肿瘤转录组特征（与干细胞特性相关）和iPSCs之间存在显著的正相关。除了开发其他针对免疫疗法的方法外，iPSCs还有助于生成针对各种癌症的人类造血细胞。未分化的iPSCs通过颗粒酶B、干扰素-γ（IFN-γ）和穿孔素来发挥其免疫反应。另一方面，自体iPSCs以不同的方式诱导其免疫原性效应。2014年Almeida等人使用小鼠模型进行的研究表明，iPSC衍生的内皮细胞的免疫反应是通过耐受性反应介导的，其特征是IL-10的显著表达。这种自体iPSCs的免疫反应机制与上述未分化iPSCs的免疫反应显著不同。这种区别可以归因于iPSCs的致瘤性和免疫原性，这与它们作为基于干细胞的癌症疫苗的潜力有关。因此，除了作为基于干细胞的疫苗的应用外，iPSCs还可以有助于阐明和理解肿瘤启动和进展背后的分子机制。不是单独使用iPSC衍生的疫苗，而是将它们与 toll样受体（TLR）-9激动剂，CpG寡脱氧核苷酸（CpG ODN）结合使用，这有助于通过加速抗原呈递细胞（APCs）的成熟来增强疫苗的抗肿瘤活性。这种iPSC加CpG疫苗导致小鼠肿瘤组织的排斥，表明了T细胞介导的肿瘤特异性免疫刺激。2007年，Gąbka-Buszek等人报告称，将源自全细胞的黑色素瘤疫苗与干细胞结合使用的混合疫苗暴露于高IL-6（HIL6）黑色素瘤细胞。这通过抑制Treg激活、促进树突激活和抗原呈递增强了抗肿瘤活性。HIL6修饰的肿瘤细胞在无病生存（DFS）和长期总生存（OS）方面显示出显著改善。多项研究得出结论，作为直接使用iPSCs的替代方法，从iPSCs再生其他免疫细胞如DCs、T细胞或自然杀伤细胞（NK细胞）也能展现出显著的肿瘤细胞毒性。2018年，Kooreman等人使用辐照iPSCs作为预防性疫苗在各种基于小鼠的癌症模型中进行了研究。这通过降低Th-17细胞水平和增加Gr1+CD11b+髓细胞水平，减少了复发和转移。如上所述，iPSCs源自体细胞，如从全血中提取的皮肤成纤维细胞或外周血单个核细胞（PBMCs）。这些细胞使用四个Yamanaka因子重新编程为iPSCs。辐照后，它们与CpG ODN和其他分子结合，如包括单磷脂A（MPL）在内的免疫刺激剂，MPL是一种细菌衍生的非毒性分子，负责激活巨噬细胞。此外，各种皂苷和细胞因子可以用作免疫刺激佐剂，以修改和重定向免疫反应。当这些iPSCs作为疫苗注入生物体内时，它们主要通过两条途径导致肿瘤大小和体积的减少：iPSC介导的直接呈递和iPSC介导的交叉呈递。使用iPSCs作为基于整个细胞的疫苗导致naïve或记忆CD4+细胞的直接激活，不涉及APCs。这种激活是通过肿瘤抗原介导的CD4+细胞上的T细胞受体（TCRs）激活来实现的，它们直接负责肿瘤回归。另一方面，在交叉呈递中，CD8+以及CD4+naïve和记忆细胞的激活是由APC呈递的肿瘤抗原介导的，随后导致它们的激活和免疫反应在肿瘤回归中的激活。因此，iPSCs进入肿瘤后，导致APC呈递上调，并通过激活肿瘤特异性抗体以及细胞毒性T细胞（图8.3）来展示它们的抗肿瘤作用。 图 8.3 从人类成纤维细胞或外周血单个核细胞衍生诱导多能干细胞（iPSCs）及其在肿瘤大小减少中的作用机制。注释：(1) 人类皮肤成纤维细胞或外周血单个核细胞（PBMCs）被照射并用四种山中因子处理，即OCT4、KLF4、Sox-2和c-Myc。(2) 形成免疫原性的自体iPSCs。(3) 这些iPSCs随后与CpG寡核苷酸以及其他营养物质、代谢药物和免疫刺激分子结合。(4) 这种混合物被制成一种称为基于iPSC的全细胞疫苗的疫苗。(5) 当注射到宿主体内时，这种iPSC疫苗通过直接呈递给激活的或记忆性CD4+细胞，或通过抗原呈递细胞介导的交叉呈递给激活的或记忆性CD8+或CD4+细胞，发挥其抗癌活性。(6) 这导致通过肿瘤特异性抗体释放介导的肿瘤体积减少。[PBMC：外周血单个核细胞；iPSC：诱导多能干细胞；OCT4：八聚体结合转录因子；KLF4：Kruppel样因子；Sox-2：性别决定区Y盒2；MHC：主要组织相容性复合体；APC：抗原呈递细胞；CD：分化群]。 除了自体诱导多能干细胞（iPSCs）之外，异体iPSCs作为癌症免疫疗法的使用仍在研究中。自体iPSCs的缺点是制造过程漫长且复杂，这可以通过使用异体iPSCs来绕过。一些研究表明，异体iPSCs在疫苗策略中显示出有希望的结果，表明其潜在用途。2016年，Kindy等人进行了一项研究，使用半异体iPSCs照射肿瘤细胞作为抗胶质母细胞瘤的免疫疗法（antiCV）在小鼠模型中。结果表明，接种疫苗的小鼠的总生存期（OS）有所提高，肿瘤体积减少了5到10倍。尽管理论上给人留下深刻印象，但基于iPSCs的疫苗单独在患者中并不表现出强烈的抗肿瘤效果。然而，它们可以与其他抗癌策略协同作用，或作为其他治疗的辅助手段。基于上述研究，可以得出结论，iPSCs在探索疫苗策略和抗肿瘤疗法中的免疫疗法中扮演着重要角色。总之，从自体iPSCs衍生的全细胞疫苗被发现可以作为预防性疫苗，以及作为癌症治疗策略的辅助手段。 2.3.成体干细胞（ASCs） ASCs属于能够为特定组织或器官群体生成新细胞的干细胞类别。它们在癌症疫苗中的用途在下文中详细提及。 2.3.1.间充质干细胞（MSCs） MSCs是ASCs的一个亚型，具有多能性，起源于中胚层，并对宿主免疫系统具有特定的刺激作用。MSCs主要因其抗炎活性而受到认可。然而，过去的某些证据表明MSCs参与刺激适应性免疫。这使它们成为预防性和治疗性疫苗的有希望的治疗选择，用于病毒或非病毒起源的癌症，这被认为是当前时代最重要的治疗发现之一。它们有潜力激活肿瘤特异性免疫。 为了增强MSCs的抗癌效果，进行了某些修改，例如与质粒转染，随后导致蛋白质的长期稳定表达。修改后的MSCs表达病毒抗原，如TLR配体，随后刺激产生抗原特异性抗体。MSCs主要促进IFN-α或IFN-γ的表达，导致肿瘤细胞凋亡。在2011年Wei等人进行的一项研究中，研究了基于表达E6/E7蛋白的MSCs的疫苗在小鼠模型中的效果。小鼠被注射了转移性纤维肉瘤细胞。结果表明，接受E7蛋白修饰的MSCs疫苗的小鼠与仅接受MSCs疫苗的小鼠相比，肿瘤进展减少。此外，MSCs作为外来抗原作用于免疫炎症细胞，帮助促进IFN-γ的表达。这反过来导致通过上调MHC-I和MHC-II来保护肿瘤或癌细胞，分别被细胞毒性CD8+和CD4+ T细胞识别。因此，这调节了效应细胞。 在另一项研究中，使用来自原始脂肪组织干细胞和适应性E7抗原的疫苗，在小鼠中对肺和结肠恶性肿瘤显示出显著的保护作用。这些疫苗通过减少血管内皮生长因子（VEGF）和CD31的表达，从而抑制血管生成并诱导恶性细胞凋亡。 2.3.2.造血干细胞（HSCs） HSCs是来自脐带和胎盘的多能原始ASCs，可以转化为所有类型的成熟血细胞。这类干细胞作为不同癌症的疫苗并没有被广泛探索。然而，异体HSCs对适应性免疫有相当大的影响。作为化疗后输注的自体外周血干细胞并没有显示出有希望的结果，因为复发率很高。一项研究表明，接受IL-2孵化的HSCs的患者群体，展示了抗原特异性的基于细胞的免疫反应。自体和异体HSCs也被用来提高多种癌症的存活率，如多发性骨髓瘤、各种淋巴瘤、白血病、神经母细胞瘤、卵巢癌等更多亚型。 2.3.3.神经干细胞（NSCs） NSCs是神经系统的ASCs亚型，发展成再生神经元和胶质细胞。有报道称，树突状细胞（DC）裂解物和胶质瘤干细胞疫苗的组合在恶性胶质瘤的小鼠模型中诱导了细胞毒性T细胞的形成和随后的抗肿瘤免疫的发展。在另一项研究中，发现NSCs可以调节转移到大脑的HER2阳性乳腺癌细胞。NSCs的颅内注射促进了抗HER2抗体的生产，这些抗体专门结合到过度表达HER2的肿瘤细胞，导致抑制磷脂酰肌醇3激酶/Akt（PI3K-Akt）信号传导，并提高小鼠模型的总生存期。 3.基于干细胞的疫苗在特定癌症中的临床前和临床数据 3.1.肺癌（LC） 肺癌被认为是全球癌症发病率和死亡率的首要原因。尽管手术切除肿瘤是治疗的黄金标准，但与局部和远处复发及较差的反应相关。目前正在进行各种临床和临床前试验，以开发新的免疫疗法策略，如基于干细胞的癌症疫苗，以成功治疗肺癌。在诱导肺腺癌的小鼠体内研究中，当使用人类iPSCs与CpG预免疫时，显示出更显著的肿瘤抑制作用，导致更强大的抗原呈递和细胞毒性T细胞反应。因此，得出结论，与未接种疫苗的小鼠相比，iPSCs具有肿瘤保护特性。另一项研究揭示了肺癌中肿瘤启动细胞（TICs）的抗肿瘤易感性，表明这些细胞通过修改它们的MHC-I表达来绕过免疫监视。因此，提高恶性细胞上的MHC-I表达可以增强肿瘤对T细胞毒性的敏感性。在小鼠模型中，ACSC-DC疫苗作为手术后切除肿瘤的辅助治疗，与抗PD-L1抑制剂联合使用。结果令人鼓舞，显示肿瘤转移减少和生存率提高。异体小鼠源ESCs被用作预防性疫苗，用于预防小鼠模型中的肺肿瘤，结合免疫刺激疗法。疫苗的肿瘤保护效应部分由适应性和体液免疫反应介导，特别是显示CD8介导的细胞毒性反应。对40名鼻咽癌患者进行了I期和II期临床试验（NCT02115958），以评估CSC负载的DC疫苗用于临床的安全性和有效性。该研究的主要目标是确定在人体中施用基于干细胞的疫苗的安全性，次要目标是测量对疫苗的免疫反应。还进行了类似的临床试验（NCT02084823）针对肺肿瘤，以评估基于干细胞的疫苗在临床实践中的适用性。结果显示只有I级局部和系统性不良事件（AEs），其中注射部位反应最为常见，所有这些都得到了症状缓解。为了评估免疫反应，测量了对照组和比较组的淋巴细胞计数，发现接受疫苗的患者的淋巴细胞计数显著增加，以及Th-1型细胞因子水平升高。除了免疫标记外，接种疫苗的患者血浆中CSC的结合也显著高于未接种疫苗的组。 3.2.卵巢癌 卵巢癌是最具有侵略性的妇科癌症之一，在过去三十年中，总生存率（OS）为43.6%。这是因为使用生物标记物对其他妇科癌症的筛查取得了进展。已经做出了重大努力，利用各种生物标记物，如黏蛋白16（MUC16）的表位或癌症抗原125（CA125），为卵巢癌开发有效的筛查方法和模型。卵巢癌的肿瘤被发现包含一个干细胞生态位，与肿瘤微环境（TME）和免疫系统以动态方式相互作用，在肿瘤生长、增殖和转移中发挥关键作用。抑制肿瘤细胞生长最有效的方法之一是通过针对肿瘤相关抗原（TAAs）的疫苗接种。基于DC的疫苗已被用于针对CSCs。虽然这种疫苗在小鼠模型的鳞状细胞癌中显示出益处，但其在卵巢癌中的有效性尚未得到证明。溶瘤病毒疗法（OVT）通过阻断趋化因子（CXC基序）配体2（Cxcl2）靶向癌症启动干细胞。针对卵巢癌的干细胞生态位的试验很少。一项研究表明，二甲双胍在预防卵巢癌中由干细胞诱导的化疗抗性方面是有效的，可能通过DNA甲基化。另一项研究产生了针对干细胞生态位的抗体，导致卵巢癌中的抗肿瘤活性。2012年，Zhang等人进行的一项研究评估了ESCs作为CV产生抗肿瘤效应的潜力。他们通过西方印迹分析展示了卵巢肿瘤细胞和ESCs之间的交叉反应，并发现ESCs呈现了大量负责肿瘤生长的标记、抗原和基因。然而，细胞因子水平没有差异。总的来说，ESCs显示出了为卵巢癌开发基于ESCs的疫苗的巨大治疗潜力。携带特定肽段的DCs，如NANOG肽段，而不是整个肿瘤裂解物，能够引发细胞毒性T细胞反应，这可以作为免疫记忆储存。将来，这种方法可以提供对抗通过可塑性产生的CSCs的行动。 由宁等人在2012年进行的一项I/II期研究（NCT02178670）旨在证明基于树突状细胞（DC）的癌症干细胞（CSCs）疫苗的抗肿瘤活性。研究发现该疫苗能够诱导对CSCs的免疫原性以及使用CSCs含量的DC疫苗刺激的B细胞进行特异性裂解。 3.3.胰腺癌 胰腺癌是一种致命且极具治疗挑战性的疾病，其特征是在胰腺组织中形成恶性（癌症）细胞。它是不同癌症亚型中导致死亡的主要原因，预后非常差，五年总生存（OS）率不到5%。由于这种肿瘤天生对吉西他滨有抵抗力，因此正在开发包括基于干细胞的疫苗作为免疫疗法在内的各种新方法。胰腺癌以其高度异质性而闻名，CSCs作为肿瘤启动细胞（TICs），表达高水平的CD9，这有助于肿瘤生长。以下，我们提供了进行的各种基于干细胞疫苗的临床前和临床试验的总结。 如前所述，人类诱导多能干细胞（iPSCs）和TIC干细胞之间存在显著的分子相似性。在小鼠胰腺导管腺癌模型中进行的一项研究中，引入了一种由自体iPSCs和CpG组成的联合疫苗。结果表明，这种疫苗主要通过诱导记忆T细胞和B细胞反应，以及通过CD4+ T细胞抑制调节性T细胞（Treg）介导的免疫抑制反应，显著保护小鼠免受肿瘤生长的影响。据报道，iPSCs和CpG的联合作用通过iPSCs释放肿瘤相关抗原（TAAs）和通过CpG激活抗原呈递细胞（APCs）来协同工作。 大约75%的小鼠显示出对肿瘤形成的显著保护。此外，通过将病毒感染的、重编程的体细胞衍生的肿瘤细胞引入小鼠体内，开发了基因工程iPSCs作为疫苗。这种方法在小鼠注射胰腺癌细胞时导致肿瘤发展延迟，为开发针对高风险因素个体的预防性基于iPSCs的胰腺CVs提供了基础。 为了研究基于干细胞疫苗在人类中的安全性，进行了一项临床试验（NCT02074046）。这项I/II期试验共招募了40名胰腺癌患者，他们接受了由装载DCs的CSCs衍生的疫苗。研究的主要目标是评估疫苗在人类中的安全性。也测量了疫苗诱导的免疫反应等次要结果。 另一项正在进行的II期临床试验（NCT01088789）涉及总共72名患者，使用一种与粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）转染的同种异体胰腺肿瘤细胞疫苗。这项试验显示出有希望的结果，并旨在评估疫苗对人类胰腺癌的安全性和可行性。最终结果将根据无病OS以及与疫苗接种相关的任何特定不良事件（AEs）来确定。 3.4.肝细胞癌 肝细胞癌（HCC）是世界上第六大常见癌症，也是最难治疗的癌症之一。包括经动脉化疗栓塞在内的传统管理策略并未取得令人满意的结果。此外，更新的免疫疗法模式仅对10%-20%的患者显示出有效性。FDA已经批准了一种针对HBV的预防性抗癌疫苗用于肝癌。 肿瘤排斥的主要机制涉及由胚胎产物产生的免疫反应，这表明干细胞作为不同癌症疫苗的潜在用途。一种使用iPSCs的全细胞基础疫苗已经获得专利，用于包括HCC在内的各种癌症。一项使用辐照HCC细胞作为全细胞疫苗的研究，结合淋巴细胞诱导的人工Th9细胞，在小鼠模型中显示出对HCC的保护作用。这种有益效果主要归因于增加分化和转录因子水平，从而减少肿瘤大小和生长。另一项研究调查了基于CSCs疫苗对肝转移的预防效果，在大约50%的接种疫苗的小鼠中显示出对肿瘤发展的抵抗。接种疫苗的小鼠显示出原发肿瘤大小的减少和转移的预防。一项I/II期临床试验（NCT02089919）已经进行，招募了40名HCC患者。这些患者接受了不同剂量的CSCs装载DC疫苗，旨在评估基于干细胞疫苗在人类中的可行性。主要目标是评估这些疫苗的安全性，而次要目标是测量疫苗的免疫原性。 3.5.结直肠癌（CRC） 结直肠癌（CRC）是全球第三大常见癌症，2020年全球死亡人数达0.9百万。CRC的总生存（OS）率约为65%，而在远处转移性癌症病例中降至15%。在CRC中，干细胞壁龛由Paneth细胞和血管内皮细胞组成。这些细胞提供重要的生长因子，并调节如Wnt、Notch和Hh等通路，这些通路负责生长、增殖和转移。临床试验在CRC干细胞基础疫苗的开发中显示出进展，证明了其安全性和减缓肿瘤发展。 一些研究使用减毒的结直肠CSCs进行，但没有产生有希望的结果。然而，p53和p21基因的调节作用已被强调，同时靶向它们可能会进一步提高疫苗的效力。与DC相关的疫苗显示出通过先天和适应性免疫诱导抗原反应的潜力。CSCs基质涉及生长、增殖和肿瘤发生，靶向结直肠CSCs的TME可能是CV开发的重要方法。针对CD24、CD26和CD29等多种生物标志物的CV可能在CV开发中发挥决定性作用。另一项研究检查了由体外翻译RNA转染诱导的iPSCs衍生疫苗的效果，该疫苗成功地在体外肿瘤球状体模型中针对CRC诱导了针对新抗原的细胞毒性T淋巴细胞免疫反应。由结肠CSCs CD44+制成的疫苗已被制成含有缺陷核糖体产物的自噬体丰富的小泡（DRibbles）疫苗。有趣的是，当在CRC动物模型中测试时，这种疫苗上调了脾淋巴细胞中的CD8+并激活了MHC-I和-II复合体，从而产生强烈的细胞毒性效应。一项研究将与结肠肿瘤相关的细胞表面抗原MUC1与结肠CSCs结合，并将其整合到治疗性地给予感染结肠癌细胞（CC）的小鼠的疫苗中。研究得出结论，MUC1可能在表达结肠CSCs的抗肿瘤免疫原性中发挥关键作用。 一项I/II期临床试验（NCT02176746）已经进行，以证明与DC相关的CSCs疫苗在诱导针对CSCs和来自PBMCs的B细胞相关结合和裂解的免疫反应方面的效力。试验的主要结果衡量是人类使用干细胞疫苗的安全性。在不同的队列中给予不同剂量的疫苗以确定安全剂量。次要结果是基于疫苗对癌症的免疫反应进行衡量的。 3.6.乳腺癌 乳腺癌是最常见的恶性肿瘤之一，导致女性癌症相关发病率和死亡率。尽管早期诊断和靶向治疗显著改善了预后，但许多突变肿瘤对这些传统治疗有抵抗力。针对乳腺癌的疫苗可以是细胞基础的、肽基础的或基因靶向的疫苗。这些疫苗通过靶向干细胞作为TICs来工作。 一项研究展示了在正位乳腺癌的小鼠模型中，使用基于iPSCs的疫苗结合非基因工程CpG作为预防措施的有效性。这种方法产生了有效的免疫原性反应，IgG结合最高，并在Th1和细胞毒性细胞中上调抗原呈递。iPSCs已被证明作为预防性疫苗具有肿瘤保护效果。三阴性乳腺癌（TNBC）因缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）的过表达而具有干细胞样特性。一项研究在小鼠模型中进行了基于HIF-1α的疫苗以针对体内乳腺CSCs，这表明通过肿瘤细胞的主动免疫下调肿瘤生长的特性。另一项研究从乳腺祖细胞中提取疫苗，并将其作为治疗性疫苗用于乳腺癌模型。这些疫苗通常被调节性T（Treg）细胞下调。然而，当预先用淋巴结T细胞致敏时，它们显示出对Treg抑制作用的显著耐受性。因此，用T细胞致敏的疫苗显示出具有更大意义的免疫原性肿瘤破坏效果。进行了一项临床试验（NCT02063893），招募了40名乳腺癌患者，以评估基于CSCs疫苗的不同剂量的安全性、免疫原性和可行性。 3.7.多发性骨髓瘤 多发性骨髓瘤，也称为浆细胞骨髓瘤，是一种罕见的浆细胞癌症，浆细胞是一种通常产生抗体的白细胞。它占所有液体癌症的约10%。尽管治疗方面最近取得了进展，但复发率非常高，生存率为8-9个月。基于CAR-T细胞的治疗最近在多发性骨髓瘤的管理中引起了关注。这种疗法涉及从患者的血液中提取T细胞，并将它们工程化以针对特定的免疫系统标记物，如CD-19、-38和-138，这些标记物在液体肿瘤表面普遍存在。然后，这些工程化的T细胞被重新给患者，导致肿瘤生长减少。CAR-T细胞疗法已被批准用于各种基于B细胞的肿瘤。 一项研究展示了由造血干细胞(HSC)衍生的树突状细胞(DC)疫苗的有效性，该疫苗显示出多种益处，例如通过抗原呈递细胞(APCs)增强抗原摄取，以及通过细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(CTLA-4)阻断T细胞介导的T细胞刺激和迁移增加。因此，可以建议将CTLA-4阻断剂与这种基于HSC的疫苗结合使用，可能在多发性骨髓瘤中具有协同效应。另一项研究强调了间充质干细胞(MSCs)在多发性骨髓瘤中的重要性。从非疾病宿主处施用基于MSCs的疫苗可能在改善疾病结果方面极为有益。 在一项II期临床试验(NCT00019097)中，向多发性骨髓瘤患者施用了自体干细胞（捐赠者和接受者为同一人）。共有60名患者接受了自体肿瘤细胞疫苗与沙格拉莫司汀的联合治疗，沙格拉莫司汀是一种众所周知的重组粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)。 3.8.胶质瘤 胶质瘤，也称为胶质细胞的癌症或恶性病变，是最常见的脑肿瘤类型。低级别胶质瘤，被分类为I级和II级，较为不具侵略性，通常发现于年轻患者中。另一方面，高级别胶质瘤，III级和IV级，在老年人中更为常见。胶质母细胞瘤，作为一种侵略性的胶质瘤形式，被归类为IV级胶质瘤。它在所有原发性脑肿瘤中存活率最低，平均只有1.5年。 为了解决传统基于细胞的胶质瘤疫苗的局限性，一项研究开发了一种名为STDENVANT的疫苗。这种疫苗结合了胶质瘤干细胞、CpG寡核苷酸和DCs。在胶质瘤的小鼠模型中，这种治疗性疫苗显示出显著的效力。它上调了PD-1/PD-L1，导致中枢神经系统和淋巴结中的Treg细胞增加。因此，它改善了肿瘤治疗的结果。用TLR-4预处理的MSCs已被证明比常规MSCs具有更大的稳定性。此外，这些MSCs可以被制成微囊泡以增强对胶质瘤肿瘤细胞的免疫原性反应。另一项研究报告了在胶质瘤模型中，基于DC的疫苗转染CSCs RNA的有效性。接种这种改良疫苗的大鼠与接种传统基于DC的疫苗的大鼠相比，OS（总生存期）提高了10-15天。因此，使用结合DCs和CSCs的改良疫苗的免疫疗法可能在胶质瘤治疗中更有效。Sox2被认为是维持正常神经干细胞(NSCs)的重要因素。因此，用Sox2条件性缺失突变后的CSCs接种小鼠，导致肿瘤发展延迟和存活率提高。使用胶质瘤干细胞的细胞裂解物制成的DC疫苗，针对胶质瘤-CSCs，通过CD8、CD11和MHC-II复合物的表面激活介导了显著的抗肿瘤免疫。胶质瘤干细胞脉冲DC疫苗也在体外被证明可以诱导IFN-γ水平。一项I/II期临床试验(NCT00846456)测试了一种基于DC的疫苗，该疫苗转染了CSCs-mRNA，并在20名招募的患者接受六周放化疗术后皮下注射。传统研究的主要目标是建立基于CSCs的疫苗在人类中的安全性。招募的患者没有显示出与疫苗相关的任何自身免疫或其他特定不良反应。同时，研究的次要目标是确定疫苗的有效性，主要基于疾病进展和存活率。最后，他们证明了接种疫苗的患者无进展生存期(PFS)是匹配对照组的2.9倍。 4.使用基于干细胞的疫苗进行的各种癌症临床试验的总结 迄今为止，还没有干细胞衍生的疫苗被批准用于癌症的管理。然而，由于体外结果充满希望，全球正在开展众多的临床前和临床研究，以探索基于干细胞的疫苗在各种癌症管理中的使用。这些疫苗目前处于临床前/临床开发的不同阶段，正在进行的临床试验的详细信息列在表8.2中。 5.基于干细胞的癌症疫苗的不足 与基于干细胞的治疗相关的风险因素多种多样，取决于施用地点、使用的细胞类型和施用方法。基于干细胞的CVs应该根据理论和潜在风险进行评估。需要严格评估AEs和临床结果。正如在小节中所述，干细胞治疗可能存在各种副作用。 5.1.肿瘤形成 用于开发完整或整个基于细胞的CVs的iPSCs和ESCs，与CSCs具有显著的相似性。在胚胎阶段，这些ESCs被周围细胞包围，这些细胞充当检查点，从而防止它们的无控制生长和增殖。然而，当作为CVs使用并在没有这些周围细胞的外部环境中培养时，ESCs可能会经历无控制的增殖，导致诸如畸胎瘤和畸胎癌等恶性肿瘤的发展。 5.2.移植物抗宿主病 在某些情况下，异体干细胞基础疫苗也可能通过B细胞衍生的抗体和针对外来抗原的T细胞介导因子引发移植物抗宿主病。它还可能导致异常的免疫反应，这些反应可能对内脏器官造成损害、继发癌症和感染。异体移植排斥可能导致疫苗效力的丧失，并引发不良反应。然而，胚胎干细胞(ESCs)和间充质干细胞(MSCs)由于其极低的免疫原性潜力，被认为是免疫特权的。尽管如此，当它们被施用到不寻常的部位并分化时，它们的免疫原性可能会增加。 5.3.自身免疫 基于整个细胞的疫苗包含癌症特异性和正常细胞抗原。因此，它们可能引发针对身体正常组织的免疫反应。然而，Nigel等人在2018年对诱导多能干细胞(iPSCs)进行的一项研究没有显示出对正常细胞的任何自身免疫反应。未来应进行进一步的研究，以探索基于整个细胞的疫苗的安全性。 5.4.病毒整合和转基因复活 异种或异体基础的iPSCs是使用逆转录病毒和慢病毒生产的。因此，这引发了与用于X连锁免疫缺陷障碍的基因疗法类似的伦理问题。这些病毒及其载体可能与原癌基因整合，并可能导致新肿瘤（新肿瘤形成）的形成。从本质上讲，这可以重新激活转基因或其因子，如c-Myc，这可能促成恶性肿瘤的发展。此外，iPSCs可以在染色质中诱导表观遗传变化，进一步增加细胞的肿瘤形成潜力，并重新激活像c-Myc这样的肿瘤介质。然而，需要更多的研究来完全理解它们在恶性肿瘤形成中的作用。为了解决这个限制，已经开发了新的方法，如使用小分子生成iPSCs和利用非病毒载体进行整合。尽管如此，这种方法根据突变位点携带恶性肿瘤发展的风险。 6.前进的方向 根据当前可获得的文献，癌症的主要病理过程可以通过CSCs（也称为TIC细胞）来解释。CSCs不仅负责肿瘤细胞的启动和增殖，它们也是发展对粗放化疗和其他靶向疗法的抗性的主要原因。CSCs的抗性机制主要由各种途径介导，包括Hh信号、TGF-β、Notch途径和Wnt/β-catenin。这些途径的激活是通过CSCs上的抗原表面标记物介导的，如CD133。Hh途径信号的激活主要是通过CSCs过度表达Hh信号基因来实现的，导致化疗抗性。通过得出肿瘤无控制生长的主要原因是CSCs的存在，它们可以作为治疗靶点，通过产生针对CSCs的抗体。首先，需要识别和理解特定的蛋白质或基因组标记，这些标记将非干细胞癌细胞、正常干细胞和CSCs区分开来。此外，如果通过疫苗诱导的抗体反应针对CSCs的表面抗原，可能不会导致肿瘤体积的即时减少，但随后CSCs的缺失将阻止进一步的肿瘤增殖。这些CSCs上的表面抗原包括CD133，它在各种肿瘤的CSCs中作为抗原标记。除了表面标记物外，各种蛋白质分子如醛脱氢酶1 (ALDH-1)在不同肿瘤的CSCs中表达。一群侧群(SP)细胞分泌一种非表面标记染料分子，这有助于将其与正常干细胞区分开来。作为疫苗，iPSCs能够克服许多基于肿瘤胎儿或ESC疫苗的障碍。这些基于干细胞的疫苗单独使用时不能引发抗肿瘤反应，并显示出临床上显著的效果。因此，它们可以作为其他免疫刺激剂的佐剂，以实现最佳反应。此外，它们也可以与传统化疗联合使用，以实现肿瘤大小的减少。这种组合不受肿瘤复发问题的限制，因为在没有CSCs的情况下，肿瘤将被根除。目前，iPSCs或任何其他干细胞衍生的疫苗都是从患者自己的组织中提取的，重新设计，并作为疫苗施用回去。另一种方法是开发一种能够诱导对广泛类别肿瘤产生免疫反应的通用疫苗。如上文所述，目前正在进行研究，通过动物和人类试验探索将干细胞重新用作CVs的潜力。目标是展示在临床实践中使用这些疫苗的可行性。然而，在将它们纳入治疗方案之前，仍有许多未探索的机制和安全问题需要解决。 7.结论 癌症是一个复杂的疾病，影响着全球相当一部分人口。癌症病例的增加和实现积极临床结果的挑战并没有伴随着新的管理策略的发展或现有疗法效果的提高。当前疗法存在各种限制，如难以忍受的副作用和抗药性的发展。因此，需要一种新的方法来实现最佳的临床结果。正在发现几种疗法，包括基因疗法、激素疗法、靶向疗法和疫苗接种。在这些疗法中，文中详细讨论的基于干细胞的疫苗接种尤为重要，因为它针对所有肿瘤共有的一种病理学。肿瘤起始干细胞（CSCs）在肿瘤中占一小部分但具有影响力。鉴于胎儿干细胞和肿瘤起始细胞（TICs）之间的分子和基因组相似性，它们可以被视为开发抗癌疫苗的理想靶标。这可以通过使用不同类型的干细胞来实现，包括胚胎干细胞（ESCs）、诱导多能干细胞（iPSCs）和成体干细胞（ASCs）。总之，直接针对肿瘤起始干细胞可能是癌症治疗的一个重要进展。 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 本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。