干细胞外泌体是什么？

大多数细胞（包括正常细胞和病变细胞）都会向胞外和体液中释放具有双分子膜结构的纳米级囊泡。这些胞外囊泡按尺寸从大到小可分为三大类：外泌体、微囊泡，凋亡小体。外泌体广泛存在于体液中，如血清、唾液、乳汁、脑脊液、尿液和精液等体液中。其生物学功能虽然还未完全解析清楚，但科学家们在许多领域均已对其展开了研究。

外泌体是什么？

外泌体是指包含了复杂 RNA 和蛋白质的小膜泡 (30-150nm)，现今，其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。1983年，外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现， 1987年Johnstone将其命名为'exosome'。多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。其主要来源于细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体，经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中 。所有培养的细胞类型均可分泌外泌体，且外泌体天然存在于体液中，包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。有关他们分泌和摄取及其组成、'运载物'和相应功能的精确分子机制刚刚开始研究。外泌体目前被视为特异性分泌的膜泡，参与细胞间通讯，对外泌体的研究兴趣日益增长，无论是研究其功能还是了解如何将其用于微创诊断的开发。

外泌体有什么功能？

当外泌体在1980年首次被发现后，其被认为是细胞排泄废物的一种方式，如今随着大量对其生物来源、其物质构成及运输、细胞间信号的传导以及在体液中的分布的研究发现外泌体具有多种多样的功能。外泌体的功能取决于其所来源的细胞类型，其可参与到机体免疫应答、抗原提呈、细胞迁移、细胞分化、肿瘤侵袭等方方面面。有研究表明肿瘤来源的外泌体参与到肿瘤细胞与基底细胞的遗传信息的交换，从而导致大量新生血管的生成，促进了肿瘤的生长与侵袭。

在临床上，干细胞外泌体主要治疗烧伤、烫伤、皮肤溃疡，再生健康皮肤；用在护肤方面，主要是对外伤受损、衰老中毒皮肤进行修复，全面调理皮肤、改善肤质，令肌肤恢复年轻、健康的状态。

胞外囊泡是什么？

胞外囊泡(extracellular vesicles，EV)是指从细胞膜上脱落或者由细胞分泌的双层膜结构囊泡状小体，其富含磷脂酰丝氨酸、胞质蛋白、mRNA、imRNA、mRNA、DNA  。根据胞外囊泡大小、来源及分离方式大致可分为三类  ：(1) 微泡(Microvesicles)：源于细胞质膜，直径在50~1500 nm，离心率为1000~10,000 g可被分离，富含CD40；(2) 凋亡小体：源于死亡细胞碎片，直径在800~5000 nm，离心率为1500~100,000 g可被分离，富含组蛋白和DNA；(3) 外泌体(Exosome)：是细胞早期内涵体向内出芽形成的小囊泡，通过胞吐作用释放 ，直径50~120 nm，富含细胞内膜标记Tsg101，CD63，CD9，CD81。另外还有血源性的小囊泡(blood-derived vesicles)直径130~500 nm，由活化的血小板分泌  。

外泌体(Exosome)是一种几乎可以被所有类型细胞分泌的纳米级囊泡，也是胞外囊泡中功能最全的一类 ，在免疫中的抗原呈递、肿瘤的生长与迁移、组织损伤修复，感染与炎症反应等方面起着重要作用。不同细胞分泌的外泌体内含不同组成成分与功能分子，直接反应其来源细胞的生理、病理及功能状态，这就提供了丰富潜在的生物标志物分子源  。外泌体具有脂质双层膜结构，能较好保护其包被的物质，是靶向细胞或器官潜在药物传递系统(DDS)的有效工具 。近年来外泌体的研究进展迅速，尤其是其携带的RNA功能受到高度重视，本文就外泌体在癌症、缺血-再灌注损伤、造血损伤、骨骼疾病等诊疗方面的研究进展进行简要综述,为将来外泌体的临床运用提供理论基础。

外泌体影响靶细胞的生物学效应机制复杂，很多机制尚不清楚，就目前研究而言，可能通过以下几种方式发挥效应：(1) 做为新的信号模式体直接刺激靶细胞 ，靶细胞应激反应从而改变生物学活性；(2) 与靶细胞特异性的受体相互作用，通过细胞内化转移外泌体所包含的生物活性分子改变靶细胞的功能状态  ；(3) 作为细胞通讯中枢介质，传递活性蛋白、功能性的mRNA、miRNA和转录因子，介导细胞与细胞间的交流，协同生物学效应。MSC分泌的EV及其功能应用

同样，间充质干细胞（MSC）也分泌大量的EV，EV内容物包括各种蛋白和RNA等。在MSC来源的EV中，大多数RNA（>80%）；另外还有一些小RNA，其中miRNA约为44%、tRNA约为47%。干细胞通过这些胞外囊泡（EV）与其他组织细胞相互交流信息，发挥干细胞的治疗作用。

MSC来源的EV也表达MSC表型标记，如CD29、CD73、CD44和CD105，可以通过传统的流式细胞术进行鉴定。蛋白质组学研究揭示人MSC-EV许多独特的蛋白质，如表面受体（PDGFRB、EGFR和PLAUR）、信号分子（RRAS/NRAS、MAPK1、GNA13/GNG12、CDC42和VAV2）、细胞粘附分子（FN1、EZR、IQGAP1、CD47、整合素和LGALS1/LGALS3），以及MSC相关抗原（CD9、CD63、CD81、CD109、CD151、CD248和CD276）。

MicroRNAs（miRNAs）是一种短的、非编码的RNA，它调节mRNA靶标的表达，并在转录后沉默中发挥作用。miRNAs在干细胞中的重要作用已经在广泛的生物学过程中得到了研究，包括发育、分化、细胞死亡、干细胞增殖和分化、免疫反应、衰老和癌症。据估计，人类基因组编码超过1000个miRNAs，针对大约60%的人类蛋白编码基因[9]。通过质谱和阵列分析，已经在MSC-EVS中鉴定出850多个独特的基因产物和160多个miRNAs。

外泌体与疾病的诊疗1.外泌体改善缺血-再灌注损伤

简而言之，外泌体能作用于心肌细胞和血管，并通过血管生成和抗血管重塑介导心脏组织再生；减轻心肌缺血、再灌注损伤，减小心肌梗死面积；减少氧化应激反应，增加ATP及NADH含量，控制炎症活动，从而保护缺血再灌注损伤的心肌细胞，改善心室的功能 。说明外泌体为缺血及再灌注损伤疾病的诊疗提供了新思路。2. 外泌体保护造血系统外泌体作为细胞间通讯连接的媒介，对造血干细胞(HSC)的自我更新，迁移，分化，衰老及干性的维持都有重要作用  。Luciana De Luca等  将骨髓间充质干细胞来源的外泌体与脐血造血干细胞(UCB-CD34+)共同培养，通过下一代测序骨髓间充质干细胞来源的外泌体的miRNA和piRNA发现外泌体所包含的RNAs可以影响UCB-CD34+基因表达模式。其中有103个基因上调表达，它们中大部分可编纂趋化因子及其受体，趋化各类型骨髓细胞(比如CXCR4超表达促进UCB-CD34+从外周血向骨髓的迁移)。同时MLP、ZFP36等基因下调表达，导致所有造血家系成熟细胞相关的RNAs合成减少。研究还发现骨髓间充质干细胞来源的外泌体的miRNA和piRNA对UCB-CD34+细胞有相同的功能调控，增强UCB-CD34+细胞活性，抑制细胞凋亡或坏死，减少细胞分化。所以，外泌体与造血干细胞的共移植为造血重建提供了新思路。Khalyfa A.等 发现相比健康儿童，严重镰刀形细胞贫血(SCA)患者的外泌体会打乱内皮屏障，影响粘附分子的诱导表达与单核细胞粘附。基因芯片分析确定，不同分级的SCA到健康儿童，外泌体miRNA表达谱差异巨大，说明外泌体的miRNA有助于预测SCA的临床进展期。3.3. 外泌体调节骨稳态microRNA在调节骨稳态中起到了重要作用，但机制仍不清楚。W. Sun等  发现破骨细胞分泌的外泌体富含miRNA，其中miR-214会被外泌体转移至成骨细胞，从而抑制成骨细胞功能。骨质疏松症患者和小鼠的血清来源的外泌体miR-214大幅上调，这些外泌体可以显著抑制成骨细胞活性。说明在外泌体中循环的miR-214不仅可作为骨质流失的生物标志物，也可以选择性地调节成骨细胞的功能。Qin Y等 发现间充质干细胞来源外泌体可在体内外有效刺激骨再生，具有骨特异性且不会致瘤与栓塞，不造成毒副及免疫原性的并发症。有研究人员从怀孕的母鼠羊水中提取干细胞并成功分离外泌体，然后注射到患有脆骨病的模型鼠后，发现骨折发生率比未注射组降低78%，说明外泌体注射能大幅度降低因老化与疾病导致的骨折风险。说明外泌体治疗可能是优于生物材料与细胞治疗骨骼疾病的又一种新方法。Zhu H.等  通过Nanosight检测评估85例激素性股骨头坏死和115健康献血者血清中的外泌体水平。然后，通过分析受试者工作特征曲线评估血清外泌体的诊断准确率，结果显示股骨头坏死组循环外泌体水平较对照组显著降低，曲线下面积为0.72，提示血清细胞水平对激素性股骨头坏死的诊断准确度中等。说明循环外泌体水平在激素性股骨头坏死诊断上具有重要价值。

与外泌体研究有关的名人有哪些？

2013年诺贝尔生理学或医学奖

James E. Rothman

Randy W. Schekman

Thomas C. Südhof获奖理由：“因为他们发现了调节囊泡（外泌体）运输的机制，这是细胞主要的运输系统。”

“外泌体是干细胞技术的下一个发展方向”——Ronald Klatz博士 （美国抗衰老和再生医学学会主席）

Ronald Klatz，医学博士，是一位内科医生、医学科学家、未来学家和创新者。他创造了“抗衰老医学”这一术语，被公认为抗衰老医学新临床科学的权威。克拉茨博士是美国抗衰老医学院的创始人和院长。1984年，Klatz博士是预防医学临床专业的先驱：他是美国国家运动医学研究院的主要创始人，也是优秀人体机能和生理学的研究者。Klatz博士是一位畅销书作者，是多家国际医学期刊的专栏作家或资深医学编辑。

随着精准医学概念的提出，疾病的精确诊断和治疗越来越受到关注。而包外囊泡，尤其是外泌体作为一个新兴的研究热点，由于其在体内的广泛分布和获取便捷性，已趋向成为临床研究的潜在靶点。同时外泌体内容物的丰富性，及对起源细胞的复制性反应，也为疾病发病机制的研究提供了新思路，我们期待外泌体这个潜在治疗靶点在精准医学的发展道路上越走越远。