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外泌体递送细胞因子(外泌体递送细胞因子有哪些)

2022-12-20 03:58:37 作者:max
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干细胞外泌体生发技术——绽发

“绽发”是佰鸿集团旗下子公司创建的干细胞外泌体头皮健康管理品牌,绽发品牌开发了头皮养护、抗衰、生发等系列产品,采用干细胞外泌体提取纯化技术和天然植物功能性小分子提取纯化技术,以恢复头皮正常微环境、补给头皮所需营养、修护问题毛囊为目的,从根部解决头皮出现的一系列问题:头油、头痒、头屑、敏感、脱发断发等。

根据国家卫健委2019年发布的脱发人群调查数据显示,我国的脱发人群已经超过2.5亿,平均每6个人中就有1名脱发患者,其中20岁至40岁的脱发人群在总脱发人数中占比较大。同时据相关研究数据,脱发的年轻化趋势明显:中国的脱发年龄提前了20年!近四分之一的男性会在21岁开始脱发,66%的男性会在35岁经历脱发;而接近1亿的女性脱发群体中,有60%的人在25岁就出现了脱发现象。

脱发的真正原因是什么?

毛囊控制毛发的生长,人类拥有大约5百万毛囊,其中大约80000到150000在头皮部位,正常的毛发生长周期包括 3 个阶段:2~6年的生长期,2~3周的退化期和大约 12 周的休止期。正常头发 90%~95%的毛囊在生长期,1%进入退行期,5% ~10% 为休止期,至休止期时毛发脱落,进入下一个生长周期。

然而脂溢性脱发(AGA)患者的头发生长期明显缩短:由于生长期的长短是毛发长短的决定性因素,因此AGA患者新的头发的最大长度远比原来的头发要短,与此同时,休止期的头发比例大幅上升,进而导致大量纤细的头发产生,久而久之,便产生了明显的脱发。

治疗脱发恢复毛囊的生长周期是关键!

而恢复毛囊的生长周期循环,信号物质是关键!

毛囊的活性受控于缜密严谨的秩序 ,会受到各种不同内在因素影响:细胞因子、荷尔蒙、神经传递素、转录因子等。大量研究发现,多种信号物质调控着毛囊的生长,尤其是VEGF、IGF、HGF、KGF、HIF-1α、ANG等【血管内皮细胞生长因子(VEGF)、胰岛素样生长因子(IGF)、肝细胞生长因子(HGF)、角质形成细胞生长因子(KGF)、缺氧诱导因子(HIF-1α)和血管生成素(ANG)等】而信号物质正常的表达和分泌会受到激素变化、应激水平、自然老化等刺激的影响,从而改变毛囊的生长周期。

什么是外泌体?

外泌体是细胞在特定刺激条件下分泌产生的40-100 nm的细胞外盘状囊泡,是细胞间相互沟通与影响的重要工具,外泌体作为细胞的信号分子,可直接进入细胞,影响细胞功能。

2015年,以金岩为首席科学家的科研团队在国际权威生物学杂志《Nature》上发表论文证实了携带年轻生长因子的外泌体可以延缓衰老!该篇论文获得了影响因子(Impact Factor)为18.16的高影响力评级!

 

绽发首次将外泌体技术运用于头皮健康领域

绽发通过超速离心+超纯过滤技术,获得纯度超高的外泌体,年轻的外泌体进入头皮细胞,激发头皮活力。绽发产品所含有的高纯度外泌体蕴含细胞发挥正常生理功能所需的多种信号物质,这些信号物质是使我们毛囊恢复正常生理功能的关键性因素。通过激活毛囊干细胞,延长毛囊生长期从而抑制其提前进入退行期;同时活化处于休止期的毛囊干细胞,使毛囊进入生长周期。

外泌体的应用优势:

1.外泌体具有磷脂双层膜结构,可直接进入受体细胞;

2.外泌体包含多种细胞因子;

3.外泌体具有高度生物相容性,具备免疫惰性。

4.体积小,能够穿越人体厚实的组织屏障。

绽发外泌体调控能力:

1.毛囊干细胞激活与分化增殖调控

2.毛囊生长微血管修复与微环境调控

3.头皮衰老细胞替代与修复

绽发产品功效:

1.修复:修复受损头皮细胞,重塑头皮抵御屏障;

2.激活:激活毛囊干细胞,促进毛乳头细胞增殖,诱导毛囊快速进入生长期;

3.抑制:抑制5α还原酶活性,抑制脱发因子DHT的生成;

4.改善:改善血液循环,促进营养物质吸收;

5.固发:给头皮供能,维持毛发的健康生长。

绽发产品适用范围

1.脂溢性脱发、产后脱发、斑秃、等各类脱发问题;

2.头油、头屑、头皮炎症、头皮老化、等各类头皮问题。

绽发,您身边的头皮健康管理专家!

科技绽放发丝之美!

什么是细胞外泌体?

外泌体之前是指包含了复杂RNA和蛋白质的小膜泡,现今,其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。当外泌体在1980年首次发现后,曾被认为是细胞排泄废物的一种方式,如今发现外泌体具有多种多样的功能。

外泌体组成成分:外泌体成分是高度异质性的,能反映出产生它们的细胞表型状态,所以外分泌体发展成为了液体活检的重要分支。肿瘤病人外泌体异质性会升高。

外分泌体成分:由脂质双层组成,包含细胞的所有已知的分子成分,包括蛋白质、RNA和DNA。

外泌体功能:准确的说,外泌体功能未知。

外泌体可携带蛋白质药物及核酸等,治疗潜力巨大:

1、心血管疾病:使用外泌体携带修复分子损伤的心肌,可进行特异性修复。

2、神经退行性病变:使用神经或大脑特异性的靶分子,将携带药物的外泌体,送至神经系统,治疗大脑区域的疾病或者肿瘤;

3、皮肤损伤:将有助于伤口愈合的分子,通过外泌带到伤口局部,进行治疗。外泌体还可以携带抗炎分子到达炎症局部,进行抗炎治疗等。

什么是外泌体水光针?

如果有人问你:什么时候你才会开始意识到自己正在老去?或许你会说看到自己脸上有出现皱纹时候才会意识到。其实现在很多00后都开始自嘲自己是“老阿姨”了,在前段时间的“95后的初老症状”也同样引起了很大的一番热议。在2020年的时候新氧联合第一财经就发布过一篇《新青年抗衰老调查报告》,报告中指出:20岁以前有衰老焦虑的人是不到7%,但进入20岁到0岁这一年龄段就暴增至59.2%。

不知道你有没有这样的经历,就是涂了非常多的粉底液却总是盖不住脸上的疲惫感?抹了再多的遮瑕也挡不住乌青的眼圈?而且用再多的高光和提亮等也藏不住深深的泪沟?其实小编说句心里话,现在的各种化妆产品往往只能起到锦上添花效果,就算你可以把脸上的小痘印、小雀斑遮挡住,但是皱纹和松弛的皮肤状态却是很难遮挡得住的,今天小编就给女神们推荐一个抗衰神器-外泌体水光针。

首先外泌体是什么?

外泌体无疑是眼下生物科学领域最炙手可热的研究对象,它仅仅在几十年时间里就就在“囊泡运输”研究领域拿下了4次的诺贝尔生理学或医学奖,可以说得上是名副其实的“诺奖实力派”,在2013年的时候诺贝尔就授予美国科学家詹姆斯·罗思曼、兰迪·谢克曼和德国科学家托马斯·祖德霍夫生理医学奖,以此来表彰他们发现细胞的囊泡运输调控机制。

其实外泌体就好像是一位快递员,它主要是负责细胞之间的物质运输和信息传递,它从细胞阶段抗衰,传递运输营养或某种活性物质,发送抑制信号让炎症因子“闭麦”;其中发送促进信号可以加快细胞再生和胶原合成等让皮肤健康焕新。

严格意义上来讲外秘体就是细胞的囊泡,它可以分泌出很多种细胞因子和大量的胶原因子,通常它的直径会在30-100纳米,简单来讲就是头发的千分之一,它可以自由的进入细胞的间隙(从表皮到真皮),外泌体作为细胞美容的升级版,它不仅克服了细胞的局限性,而且又可以设定明显的靶向性,为皮肤组织修复与改善开辟了新角度。

外泌体对我们皮肤有什么用?

我们都知道所有的皮肤问题最终都会归结到细胞上,就拿皮肤的细胞来说:如果一个人的皮肤细胞出现了问题,那么会很容易出现这几种情况,首先是炎症问题会使细胞间的通讯中断,接着导致皮肤的自我调节功能没有办法进行正常工作;还有就是细胞受损使得细胞的新陈代谢出现问题,如果细胞生命周期变短了,那么细胞分裂更新速度变得非常缓慢,最后随着人的年龄增长胞也会慢慢的“集体衰老”,而衰老细胞会逐渐的累积起来,进而出现肌肤暗黄干燥、长皱纹等问题。

能够直接调控细胞的外泌体就无疑是像拿到了影响细胞的关键钥匙,它会像一个小精灵一样利用细胞记忆去智能调控肌肤修复方向,并且激活自体细胞再生力和加强新陈代谢能力。

外泌体爆火后,外泌体水光成为了爆款项目

只从外泌体在突然火爆之后,各种各样外泌体水光也油然而生,外泌体水光聚集外泌体的各种优,而外泌体水光相比其他的水光项目的效果更好,而且能够最大限度地保证营养成分不被流失,实现营养供给和更强大的皮肤再生效果,彰显出很强大的抗衰实力,还有外泌体水光出了能够重塑年轻减缓衰老外,还可以增加皮肤的美白效果。

还有外泌体在安全性方面也是非常高的,因为这本身是属于体内有益物质,这样接受者的排斥风险就会降到最低。所以外泌体毫无疑问是下一个美容前沿领域,再者搭载外泌体的抗衰产品能精准“轰炸“衰老细胞实现真正抗衰,随着技术发展未来几年可能拥有更好的前景。

什么是外泌体?

什么是外泌体

人到中年,最难以启齿的矛盾便是脸上越来越多的皱纹和内心与日俱增的

“抗老需求”之间的矛盾。为了今天的容颜不被明天改变,什么玻尿酸、水光针甚至是干细胞美容,我都勇于“尝鲜”。而作为美容界的后起之秀——“外泌体”,我更是不愿错过。毕竟它虽然是近两年兴起的美容模式,但其发展历史也已经有40多年了,而它的美容功效更是有口皆碑,比干细胞美容有过之而无不及,一时间,关于外泌体美容的宣传铺天盖地,可谓是风头无两,颇有“江湖大佬”的地位。但也正因为如此,我们更要科学严谨的对待外泌体美容,了解它的原理,才能更好的应用它。

外泌体,从字面上看,就是细胞向外分泌的物体。科学释义是:细胞所分泌的直径为30~150nm的双层磷脂囊泡,主要功效成分包括蛋白质类物质及micRNA类核酸物质。

外泌体的作用机理

外泌体最大的功能便是人体的“通信兵”,它能在细胞间传递物质,从而调控受体细胞的功能及生物学行为。通俗的说,外泌体就好像一辆“细胞货拉拉”,装了自家一堆有用的东西(里面有miRNA,mRNA和lncRNA等小分子核酸,还有细胞因子等蛋白),然后分泌出细胞外,再接着进入另一个细胞,进行“卸货搬家”。

希吉亚外泌体分离方法

外泌体天然存在于血液、尿液、唾液、母乳和细胞培养基等生物体液中,希吉亚外泌体的分离方法有很多种,常用的有超速离心法、免疫磁珠法等。

Ø

超速离心法:超速离心法是大家最熟悉的一种分离方法,文献中应用最多且也是目前比较受到认可的方法。超速离心是先通过低速离心去除细胞和细胞凋亡碎片,再通过超高速去除大囊泡和沉淀外泌体。此方法耗时耗力,往往需要8-30个小时;且需要大量的起始材料和超速离心机;产量不高。

希吉亚外泌体美容机制

Ø

免疫磁珠法:利用外泌体表面特有的表面标记物(如CD63、CD9蛋白),用包被抗标记物抗体的磁珠与外泌体囊泡孵育后结合,即可将外泌体吸附并分离出来。该方法具有特异性高、操作简便、不影响外泌体形态完整等优点,但外泌体的生物活性易受pH和盐浓度影响,不利于下游实验。

促进细胞再生。外泌体可以有效刺激受体细胞,释放细胞活力,促进其再生和新生。因而可以帮助淡化祛除斑点,促使肌肤光亮细腻。

修复受损细胞。外泌体外泌体可以加速I型胶原和III型胶原的基因表达,促进成纤维细胞增殖、胶原合成,从而让帮助修复受损的肌肤屏障。而且它可以提高受损部位的修复能力和愈合能力。

抑制炎症产生。外泌体可以诱导巨噬细胞向M2型极化,从而降低了巨噬细胞诱发炎症反应的能力,从而抑制炎症。我们肌肤的很多问题都与肌底炎症有关,而外泌体可以通过抑制炎症来让肌肤从内而外的健康起来。

干细胞疗法围绕使用完整细胞来替代丢失的组织。相反,外泌体是与细胞分离的囊泡。外泌体促进恢复青春活力的方式是利用外泌体中携带的有效成分来帮助其他细胞。

干细胞和外泌体的另一个主要区别是前者仅从身体的特定部位获得,例如:骨髓、血液、脂肪组织。而外泌体,可以从几乎所有类型的细胞中获得。胎盘中也含有大量的外泌体。

通过上述科普,大家对外泌体美容一定有了更全面的认识

什么是外泌体保存液?

Exosome样本是进行有关外泌体的实验的基础,很多童靴认为这是最简单的。如果你真的这么认为,那么就大错特错了。收集样本有不同的要求,一个比一个重要。那该如何去选择我们的实验样本?取样的时候又该注意些什么?分离好后的外泌体又如何保存呢?

一、外泌体样本的选择和注意事项

实验样本不同在收集的时候需要注意的点不同。你研究的是哪种样本,需要特别注意哪些方面呢?看以下阐述:

1、细胞上清

选用细胞培养上清作为分离外泌体的实验材料不会像血样等存在样本量限制的问题,而且操作简单,直接离心即可。但在细胞培养过程中需注意污染、培养时间、细胞死亡率及FBS的问题。和所有的细胞实验一样,培养过程中不允许有污染,但有些培养细胞本身带有病毒基因组,在培养过程中会释放出病毒颗粒,这就要衡量病毒颗粒是否会影响后续实验。

一般培养24-48h后细胞即可分离外泌体,在特殊情况下,如在培养基中添加特殊的化学物质,培养15-60min即可收集。因细胞死亡会分泌小体,所以在研究外泌体时细胞的死亡率一定要控制 5% 之内。未经处理的FBS中含有大量的外源外泌体,所以细胞培养一定要用经过处理不含外泌体的FBS。

2、唾液

唾液的成分会因取样的位置和时间不同而不同,所以同血样一样需定点定时。唾液主要由舌下腺,颌下腺及腮腺3个腺体分泌,所以不同位置的唾液成分不同,在收集的时候需固定位置或是收集所有的唾液。不同时间段的唾液成分也会不一样,所以也需定时取。其他如吸烟进食都是禁止的,一般建议采样1h之内不能有进食行为,包括饮料,且不要剧烈运动,在平息状态下取样。最后一点,不能刷牙。

3、血液

在第一次外泌体课程的时候,就有许多同学问到关于血清和血浆选择的问题,那到底应该选哪个呢?血浆=血液-血细胞 血清=血浆-纤维蛋白原-凝血因子

分不清楚两者的弄清血清的来源就能牢牢记住啦。血清是血液凝固之后收集的液体,所以其中少了纤维蛋白原,凝血因子,以及多了很多凝血产物。纤维蛋白原可转化为纤维蛋白,具有凝血功能。在凝血过程中血小板会分泌大量的外泌体,有研究发现血清中有接近50%的外泌体来自额外的分泌。所以一般实验选择血浆,在特殊情况下,如研究与血小板相关的疾病的时候,当然是血清更适合。

受限于样本,血样一般取2ml。那取血样的时候有什么注意的地方呢?在外泌体的血样研究中,经常被忽略的一个问题就是针头的大小。在抽血过程中,血液流经针头的时候会产生剪切力,若针头太细,剪切力较大,会使细胞破碎或刺激血小板分泌外泌体,从而影响后续的实验。有些文献报道21号针头的大小比较合适作为外泌体研究的血样收集。其他诸如采血的位置,人的生理周期,饮食周期及时间周期(24h)等都会影响样品中的外泌体。所以取样的时候尽量定点定时。最后还需注意,尽量在采血30min内处理样本,因血液收集在收集管中时,血细胞和血小板还会分泌外泌体。

4、鼻涕

研究鼻涕有一个特殊的价值,其可以探索治疗性外泌体。啥是治疗性外泌体?在脑部的疾病治疗中,药物可以外泌体的方式注射到鼻腔,这样药物就可以避开血脑屏障。鼻涕的收集与许多环境因素相关,如年龄、季节、性别 、城市、过敏史及职业风险。鼻涕的收集方法没有统一标准,只需保证所有样本取样方法一致即可。

5、尿液

在尿液的取样中,除性别、年龄、进食等影响外,还有一个特殊的点即是尿液的新鲜程度,这个新鲜度指的是尿液在膀胱中存在的时间。

6、乳汁

乳汁中存在的外泌体、抗体等会影响新生儿的发育,具有较大的研究价值。泌乳的阶段、 胎次、膳食、泌乳量、是否是母乳喂养、母亲的健康状态、精神状态等都会影响外泌体的分泌。需要注意的是乳汁中含有大量的脂蛋白,会对后面分离外泌体产生影响。

7、脑脊液

脑脊液研究面临的困难主要在样本的获取及样本中外泌体丰度少,有木有一种雪上加霜的感觉。那这个问题如何解决?国外可购买商业正常样本或者使用其他疾病样本作为对照。

二、外泌体的保存

对于外泌体的保存,和其他分子样品一样,提取的外泌体低温保存即可,短时间(一周之内)可放4度,长时间放-20或-80。也有人认为放4度更好,怕低温冻融会影响外泌体的完整性,但目前还没有一个定论,而且大部分文献认为没有影响。那到底放几度呢?有一招,分装放-20或-80,是不是妥妥的。

再生医学材料的黄金搭档:外泌体与细胞外基质

- 01 -

外泌体的概念

上世纪80年代,外泌体首次被科学家发现,并且在很长时间内被认为是细胞的代谢产物。由于当时分析和研究的手段受限,外泌体的功能并不明晰。直到21世纪,科学家们才通过各种新技术,分离和提取出外泌体,并发现 外泌体在细胞之间充当重要的沟通介质,进而影响细胞而至组织的生理活动。

细胞可以通过分泌细胞外囊泡与临近细胞或者远端细胞进行通信,而外泌体正是其中一类尺寸小于200纳米的细胞外囊泡。外泌体是在多泡核内体或多泡体中产生的,并在这些囊泡与质膜融合时分泌。外泌体由与细胞类似的磷脂双分子层组成,该双分子层含有跨膜蛋白和胞质蛋白和RNA;外泌体的内部包含一系列蛋白质 (胞质、骨架和生长因子) 和传递特定功能线索的miRNAs。因此,外泌体可以通过其表面的磷脂双分子层上蛋白靶向到受体细胞。外泌体一旦附着在靶细胞上,可通过受体-配体相互作用诱导信号转导,或通过内吞和/或吞噬作用内化,甚至与靶细胞的细胞膜融合,将其内容物传递到靶细胞的胞质中,从而改变受体细胞的生理状态。外泌体具有良好的生物相容性,不易在机体内引发免疫排斥反应。

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外泌体的提取

所有的细胞都可以分泌外泌体,机体的体液内和间质中均含有大量的外泌体。由于生物体内所含有的细胞或者蛋白非常丰富,因此从体内提取外泌体是非常困难的,而且外泌体来源的细胞也无法确定。

现如今有两类广泛使用的用于提纯外泌体的方法:超速离心法和Thermo Fisher等公司生产的提纯试剂盒。

超速离心法,主要是通过将实验室培养干细胞所得到的培养基通过滤膜滤掉尺寸较大的细胞碎片及细胞外囊泡后,通过超速离心机在100,000g的离心力的作用下富集得到外泌体。

提纯试剂盒,主要是通过试剂包被外泌体,使其尺寸和重量增大,从而在10,000g的离心力即可得到外泌体。试剂盒的使用有导致外泌体污染的风险,在科研领域超速离心法更为常见。

- 03 -

外泌体的生物学特性

由于外泌体在再生医美领域显示出极大前景,这也迎来产业化合作的新浪潮,眼下外泌体似乎已经成为下一个生物医药的黄金赛道。科学家们普遍认为, 外泌体具有其独特的生物学特征,可以反映来源细胞的表型 。

图 5 外泌体促进皮肤修复

不同细胞分泌不同的外泌体,因此外泌体的应用是多种多样的。一方面, 外泌体被认为是多种癌症的疾病诊断生物标志物。 外泌体独特的miRNA谱图和疾病载体作用,使得其频繁出现在卵巢癌、胶质母细胞瘤、黑色素瘤、前列腺癌和结肠癌。另一方面, 外泌体也可以作为细胞信号传导的有效媒介而广泛用于医学再生领域。 例如,它们能够将RNA和蛋白质的信息从来源细胞转移到周围环境中的其他细胞。实验证明,来自小鼠胚胎干细胞的外泌体在体外促进了小鼠造血干细胞的存活和扩展,同时也上调了受体细胞中与多能性相关的转录因子。干细胞来源的外泌体与生物材料相结合,促进骨组织以及关节软骨的修复和再生。

在皮肤组织再生中,外泌体的应用尤其广泛。 如脂肪源外泌体能通过减少IFN-α的分泌而发挥免疫抑制作用,从而抑制T细胞的激活。此外,外泌体含有免疫调节蛋白如TNF-α、巨噬细胞集落刺激因子 (MCSF) ,从而通过良好的炎症调节保证了伤口愈合。而在皮肤愈合过程中,外泌体则能通过优化成纤维细胞特性加速皮肤伤口愈合。在一项研究中发现,外泌体上调199个miRNA,下调93个miRNA,促进真皮成纤维细胞增殖和分化,加速皮肤再生。

图 6 外泌体促进皮肤细胞增殖

总而言之,干细胞来源的外泌体作用广泛。 在皮肤再生中,外泌体可以通过调控炎症、促进皮肤修复等多方面提供作用;在疾病发展中,外泌体也参与多种病理通路。 在未来,无论是组织再生、皮肤修复、还是疾病研究,外泌体都将在其中扮演重要角色。

- 04 -

外泌体的缺陷

外泌体具有诸多优点,在医用再生中具有难以忽视的价值。然而,外泌体的应用却还有所局限。

最适用于提纯外泌体的超速离心法,在提纯得到外泌体的过程中会导致大量的外泌体损失,至少80%的外泌体会因为收集的损失或者在超离过程中其独特的磷脂双分子层的膜破碎而无法维持其正常形态。

此外,外泌体在提纯后其保存比较困难,需要保存的试剂具有与体液类似的渗透压从而维持其磷脂双分子层的膜结构,否则其内含的具有生物功能的蛋白质和miRNAs也容易失去活性。另外,外泌体起到信号传导作用,但本身并不会提供结构支持。因此,在修复领域,外泌体难以单独使用。

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细胞外基质:外泌体的最佳搭档

所有细胞均可分泌外泌体,外泌体充当着细胞之间信息交流的介质,因此外泌体生理功能的实现是通过一个细胞“出”而“进”入到另一个细胞内。在组织内部,必然要穿越细胞外基质。

因此,外泌体更适合作为细胞外基质的一部分来发挥价值,而细胞外基质的独特生理结构和生理稳态一来可以帮助维持外泌体的活性、二来也能与外泌体协同作用,实现更好的修复和再生效果。

细胞外基质是外泌体最理想的载体

在医用再生领域,科学家们研究各种各样的生物材料,并与外泌体进行复合促进组织的修复和新生。细胞外基质无疑是最安全的并且可以与外泌体协同发挥作用的生物材料。细胞外基质本身即源于人体,具有多元的组成 (胶原蛋白、弹性蛋白、层黏连蛋白等等) 。

一方面, 细胞外基质能够起到结构支持作用,作为承载材料提供组织再生的根基 ;另一方面, 细胞外基质中复杂的结构和靶点可以维持外泌体的活性,从而高效发挥外泌体的性能 。外泌体可以通过进入细胞内发挥其优异的生物学功能, 而细胞外基质作为载体即可以为细胞的黏附和迁移提供平台。如果没有细胞外基质所提供的平台,那么外泌体会很快随着体内的生理循环和代谢而流失,从而失去了其作用效果。众所周知,外泌体价格昂贵。 当外泌体由细胞外基质承载、由细胞外基质保护时,才会更好地提高其生物利用度 ,取得更好的修复效果。

细胞外基质提供适应的修复微环境

组织修复和再生,与细胞微环境息息相关。简单来说,微环境由两个基本组成部分组成,一个是细胞外基质 (ECM) ,而另一个是细胞分泌的外泌体、生长因子等功能性物质。二者缺一不可,彼此相辅相成、紧密结合。因此,光有外泌体,没有细胞外基质是远远不行的。

其实,除去细胞外基质 对外泌体的负载和保护作用,其本身也具备出众的再生和修复能力 。除了提供细胞存在的平台,细胞外基质的多元组成既可以为细胞的生理活动提供养分,并驻留在原位,成为机体自身的细胞外基质的一部分;又能够通过其本身的生物学特性来协同外泌体,实现更好的修复和再生效果。在经典的修复再生过程中,细胞外基质可以调节干细胞的表型和表达,而外泌体则含有控制干细胞分化的表型特异性指导因子 (miRNA,RNA和蛋白质)。

简而言之, 细胞外基质可以从拓扑结构、生物力学、功能靶点等多个维度与外泌体、生物因子共同作用,从而形成适于组织修复的胞外微环境。

首先,细胞外基质所含有的多种蛋白、多糖成分构建出其独特的三维结构和表面拓扑学特征。除支撑组织的生理形态外,还能够调控募集细胞的黏附、增殖和分化行为。近年来,人们更是发现细胞外基质构建的拓扑学结构与免疫细胞的免疫应答等行为息息相关,进而调控组织再生。

再者, 细胞外基质本身具有其独特的生物力学性质 。不同弹性模量、不同硬度的基质,能够引发细胞的不同表现行为和分化方向,也会引起细胞分泌和募集因子的不同。

细胞外基质极为多元的组成能提供不同的生物学效果,从而建立修复微环境 。举例来说,细胞外基质中的纤连蛋白因可与细胞表面的整合素蛋白的α5β1结合,充当修复过程中细胞与细胞外基质交流沟通的重要参与者,并且调控细胞的黏附、增殖、形态和分化等行为;蛋白聚糖通过参与调节细胞外基质的组装和维持,并通过与生长因子的相互作用参与细胞增殖等细胞行为,在组织的生理和生物力学功能中发挥重要作用。正是由于细胞外基质打下的坚实基础,才能让外泌体、细胞因子等活性成分进一步“锦上添花”。

另外,近几年研究中还发现,细胞外基质的结构能结合和锚定多种生长因子(如VEGF,HGF等)、多肽短链。一方面, 通过构型调整来更好地发挥其生物活性 ;另一方面,则能 形成生长因子梯度,从而介导修复和再生过程的进行 。可以想象,这是唯有细胞外基质才能实现的高度复杂而有序的生物过程。相比之下,仅仅使用外泌体完全无法实现上述空间上的介导过程。这也解释了为何直接使用外泌体或生长因子时,往往修复和再生效果并不如人所愿。

关于细胞外基质和外泌体之间的作用,目前依然还在不断研究中。然而,我们已经可以知道的是: 细胞外基质是组织再生的舞台,而外泌体则是舞台上的演员 。 演员可以让舞台更加 熠熠生辉 , 但舞台却是整个根基所在 。 二者有机结合,则能带来最好的演出效果。

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细胞外基质/外泌体组合的应用

目前,细胞外基质/外泌体这一组合有了不少应用实例,其作用效果极为明显。

国外的研究中, 以细胞外基质中的胶原为支架组成并负载外泌体。 这一体系增加了外泌体在体内的保留时间、延长了释放过程,同时也在心脏组织的修复中取得了更好的效果。无独有偶,在另一项研究中,科学家则利用了仿细胞外基质的丝蛋白/壳聚糖复合体系,并通过慢性糖尿病患者皮肤创面愈合模型来考察了作用效果。可以发现, 这一仿细胞外基质和外泌体体系具有协同作用,能加速皮肤创面再生。

而国内的部分研究则更进一步,将“全成分”的细胞外基质、玻尿酸、外泌体结合,并考察了其在人体上的作用效果。从临床实验中可以发现,该体系能够显著淡化眼纹,令眼部更显年轻态。随着年龄的增加, 部肌肤胶原蛋 流失增加,弹性纤维 化断裂,基底层上真皮与表皮连接不再那么紧密。于是乎,就产生了各类细纹。而通过细胞外基质、玻尿酸、外泌体这一复合体系,一方面外源性途径引入了胶原、糖胺聚糖等重要基质成分,撑起来了眼周结构;另一方面通过其本身的生物学效应,内源性途径增加细胞外基质分泌。通过双管齐下的方式,迅速起效。

- 07 -

文末小结

随着技术的进步,外泌体已经越来越被人们熟知,其应用也愈加广泛。外泌体是具有纳米尺寸的细胞囊泡,具有高生物活性,能参与细胞之间的交流,调控炎症水平、促进组织再生。然而,外泌体提取较为困难,本身也不具备结构性的功能,因此单独使用有所局限。

作为细胞外基质中的一部分,当外泌体回到细胞外基质中时,能够发挥出更为强大的作用,更起到“锦上添花”的效果。细胞外基质一方面是外泌体最理想的载体,帮助维持外泌体的活性;另一方面细胞外基质能够构建出最适宜再生的细胞外微环境,从而让外泌体能更加有的放矢。

目前,国内外相关的研究正如火如荼地进行中。相信,不久的将来,细胞外基质/外泌体这样的明星组合会越来越多地出现在我们面前。

参考文献

谁持彩练当空舞 :干细胞基础与临床研究进展

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