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江原道大学 | 外泌体可以缓解或逆转皮肤衰老

随着社会的发展以及对于医疗美容需求的提高,越来越多的人开始关注自身的美容问题,如年轻化、皱纹、黄褐斑及瘢痕等。虽然上述问题并不直接影响身体健康,但会影响个体的心理与生活质量。随着再生医学技术的不断发展,基于修复、更替或再生细胞、组织 或器官结构与功能的优势,使其在医疗美容领域中具有更突出的价值。

再生医学(regenerative medicine,RM)指功能无 法自行恢复的受损组织及器官通过临床治疗获得结构的 重建与功能恢复,作为一个新兴的跨学科领域,结合细 胞和分子生物学、材料科学和组织工程的原理支持内源 性愈合、更替或再生细胞、组织或器官的结构,从而恢 复原有功能 ;通过使用细胞、天然或人工支架材料、细胞因子、基因编辑或上述元素的组合来支持组织的自然再生修复过程。再生医美是将再生医学原理和技术应用 于医疗美容领域,从而获得预期的临床美容效果的交叉学科。

外泌体是一种几乎所有细胞都可分泌的微小囊泡,由细胞经胞吐作用产生,并作用于靶细胞产 生效应。外泌体能够传递多种生物信号,参与多种生理、病理过程,还可以作为生物标记物、治疗药物、 药物载体、治疗靶点等。因此,外泌体在皮肤科学相关领域中具有重要意义。皮肤衰老越来越多的证据表明,来自干细胞的外泌体可以缓解或逆转细胞衰老。

细胞外囊泡(EVs)是由细胞分泌的具有脂质双层结构的小泡,根据其形成机制、大小、内容物等不同,分为外泌体、微泡、凋亡小体等。

外泌体(exosomes)是EVs中的一个亚群,广泛存在于各种体液中,递送包括蛋白质、脂质、多糖、RNA等在内的多种生物活性分子,参与各种生理病理学过程。

由于外泌体可以作为新型诊断标记物、治疗靶点、药物载体,目前已被广泛研究,其临床应用也逐步走向商业化,外泌体的提取、加工、修饰等技术也日趋成熟。

外泌体体积小,可自由穿越血管壁,穿透生物屏障,有效避免被吞噬,具有较好的生物相容性和较低的免疫原性,在体液中广泛分布并稳定存在,具有天然的药物递送优势,是理想的药物载体。

外泌体直径为30-150 nm, 具有脂质双分子层膜结构,膜中含有少量磷脂酰 丝氨酸,大量胆固醇、神经酰胺和鞘磷脂。外泌 体反映了母细胞内部的分子成分,与母细胞的保 真度已得到证实,其内携带多种生物分子,包括 聚糖、脂质、蛋白质[膜联蛋白、热休克蛋白、四 分子交联体蛋白(如CD63、CD81和CD9等)、核 酸(DNA、mRNA、lnRNAs等)、代谢物等。

外泌体广泛参与到多种皮肤病的发生发 展过程中,如皮肤炎症性疾病与自身免疫性疾 病、肿瘤、皮肤衰老、损伤及皮肤愈合、毛发生长等,外泌体在皮肤科领域的相关研究成果在不断更新。有关外泌体的研究是一个正在迅速发 展,这代表着对疾病的认识达到了新的维度。

外泌体年轻化作用的转化应用具有巨大的应用潜力值得关注:外泌体作为细胞间的通讯物质,一般能取得比药物更好的效果,且应用具有更大的优势[:①避免了非自体细胞应用的免疫 排斥问题;②更易保存,不存在长时间保存后的毒性,且不丧失活性;③在受控的实验室条件下,通过定制的细胞 系进行经济的批量生产。

江原道大学,来自人诱导多能干细胞的外泌体改善皮肤成纤维细胞的老化

来自韩国江原道大学生命科学与生物技术研究所的临床研究团队在《国际分子科学》上发表了题为Exosomes Derived from Human Induced Pluripotent Stem Cells Ameliorate the Aging of Skin Fibroblasts(来自人诱导多能干细胞的外泌体改善皮肤成纤维细胞的老化)的临床研究成果。

该研究发现,诱导多能干细胞衍生的外体(iPSCs-EVs )可恢复真皮老化成纤维细胞的功能,预处理的真皮成纤维细胞可对抗中波紫外线 (UVB)引起的光老化,阻断 MMP-1/3 的过表达,成纤 维细胞活力增加,Ⅰ型胶原蛋白的表达上调。

图:iPSC-Exo促进了HDFs的迁移

该研指出,干细胞及其旁分泌因子已经成为再生医学的一种资源。许多研究表明,成体干细胞分泌的旁分泌因子,如外泌体,对皮肤老化具有有益作用。

然而,迄今为止,很少有报道证明了使用来源于人类多能干细胞的外泌体来治疗皮肤老化。

在这项研究中,韩国的研究人员从人诱导多能干细胞(iPSCs)的条件培养基中收集外泌体,并研究其对老年人真皮成纤维细胞(HDFs)的影响。细胞增殖和生存力通过MTT测定法测定,细胞迁移能力通过划痕创伤测定法和transwell迁移测定法显示。为了诱导光老化和自然衰老,分别用UVB (315 nm)照射HDFs并传代培养30代以上。通过定量实时PCR (qPCR)评估某些mRNAs的表达水平。衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)活性被评估为自然衰老的标志。

结果,研究人员发现来源于人iPSCs的外泌体(iPSCs-Exo)在正常条件下刺激HDFs的增殖和迁移。iPSCs-Exo预处理抑制了UVB照射引起的HDFs损伤和基质降解酶(MMP-1/3)的过度表达。iPSCs-Exo也增加了光老化HDFs中I型胶原的表达水平。

此外,韩国的科学家还证明iPSCs-Exo显著降低SA-β-Gal和MMP-1/3的表达水平,并恢复衰老HDFs中I型胶原的表达。

综上所述,预计这些结果表明iPSCs-Exo具有治疗皮肤老化的治疗潜力。

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