撰文│张伟佳 房建凯
编辑│毕紫娟
审校│汤红明
全文4000余字，预计阅读18分钟
皮肤作为机体第一道防线，极易因疾病或机械外力造成损伤。各类急、慢性皮肤损伤会导致机体免疫功能下降，严重影响生活质量。间充质干细胞（mesenchymal stem/stromal cells，MSC）是一类具有自我复制和多项分化潜能的多功能干细胞，其诱导损伤修复的潜在机制不仅包括直接分化成特定类型细胞替代受损组织，更依赖于其自身的旁分泌作用。外泌体（exosomes，Exo）作为旁分泌的主要产物，可通过释放其内容物影响受体细胞和远端细胞的生长，其被认为是一种具有较好前景的“无细胞治疗”手段，现已成为组织工程和再生医学领域的热门研究方向。
借助于自我复制和多项分化潜能，MSC不仅可以在体内外适宜条件下分化为成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞，还能分化为神经细胞、心肌细胞等多种细胞类型。因此，在治疗多种组织、器官损伤或疾病时具有潜在应用价值。MSC的获取相对便捷，来源广泛，降低了治疗成本，提高了临床可及性。自20世纪70年代从骨髓中发现MSC以来，脂肪、脐带血、胎盘、皮肤、滑膜等多种成体组织中亦可分离出MSC，并在临床试验中广泛应用，研究也证实了其安全性和有效性。由于MHC-Ⅰ分子的低表达，且不表达FAS配体或CD40/CD40L、B7/CD28、ICOS、4-1BB、OX40/OX40L等共刺激因子，MSC被认为具有较低的免疫原性，这对治疗自体免疫性疾病和移植排斥反应具有重要意义。MSC的易获得、低毒副作用、较少的伦理争议和高增殖率，使其成为治疗多种因素引起的组织、器官损伤的种子细胞，并在免疫调控、基因治疗等领域具有广阔应用前景。
（1）减轻炎症反应，通过分泌多种免疫调节因子调控炎症响应，刺激调节性T细胞和抗炎巨噬细胞等抑制性免疫细胞的产生，同时下调浆细胞、粒细胞和促炎巨噬细胞的增殖，促进免疫平衡；
（2）激活补体系统，引起免疫细胞向受损区域趋化和浸润，促进血管内皮细胞的增殖和迁移，同时补体也会诱导受损细胞凋亡，加速组织修复；
（3）抑制金属蛋白酶活化，同时促进细胞外基质（如胶原Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ）蛋白和糖胺聚糖的分泌及弹性蛋白的合成；
（4）释放外泌体作为信息载体与受体细胞融合，将其内容物（mRNA、microRNA和蛋白）非选择性地传递至受体细胞，从而调控受体细胞的增殖、迁移和凋亡。
外泌体是细胞旁分泌的一种具有双层脂质结构的膜性囊泡，直径介于30～150nm之间，广泛分布于几乎人体所有体液中。MSC来源的外泌体（MSC-Exo）内富含多种生物活性物质，包括RNA、脂质、DNA片段及蛋白质等。研究表明，MSC-Exo在多泡小体（multivesicular bodies，MVBs）内通过胞吐形式释放到细胞外，并将蛋白、脂质及核酸等内容物转移至皮肤损伤部位的靶细胞，从而介导相邻或远端细胞间的信号转导，甚至遗传信息的功能性转移。相比传统干细胞疗法，MSC-Exo的应用避免了多种潜在风险，且具有良好的生物相容性、低免疫原性、便于保存和运输等显著优势。现已证实，MSC-Exo作为细胞间通信的信号分子，通过多种机制参与细胞增殖、迁移、血管再生、炎症反应和胶原合成等生理过程，有助于加速组织再生和修复。
皮肤创伤修复是一个复杂的生物学过程，多种免疫细胞及细胞因子的协调作用对维持皮肤完整性具有重要生理意义。典型的创伤修复过程分为3个阶段：炎症阶段、增殖阶段和重塑阶段。MSC-Exo作为细胞间通信的信号分子，参与修复的各个阶段，能够促进细胞增殖和迁移、血管新生及伤口周围胶原纤维的合成，在皮肤再生过程中发挥重要作用。
在致炎因子或组织崩解产物的刺激下，机体启动并活化血管内皮细胞和成纤维细胞的增殖，使伤口收缩，同时新生血管和肉芽组织填充覆盖组织裂隙。MSC-Eox可激活内皮细胞的血管生成活性，已证实人脐带间充质干细胞外泌体可通过转移Wnt4诱导β-catenin活化，从而促进大鼠皮肤伤口模型中血管的生成。此外，iPSC-Exo也可以促进人成纤维细胞的增殖与迁移，进而促进Ⅰ型和Ⅲ型胶原的合成及纤连蛋白的转录与表达。当MSC-Exo到达靶细胞时，不同信号通路被激活，促进各种调节伤口愈合的关键生长因子表达，如血小板生长因子、基质细胞衍生因子、胰岛素样生长因子和肝细胞生长因子等。
重塑阶段主要是瘢痕重塑的过程。瘢痕的特征性病理改变包括成纤维细胞过度增殖、胶原蛋白过度产生及细胞外基质过度沉积，其具体形成机制尚不明确。已知影响瘢痕形成的因素主要包括转化生长因子-β1（transforming growth factor β1，TGF-β1）的产生与分泌及胶原的合成及重排。有研究表明，高浓度TGF-β1会促进成纤维细胞的增殖和胶原蛋白产生，并抑制基质降解，最终导致创面纤维化瘢痕的形成。Ⅰ型胶原蛋白与Ⅲ型胶原蛋白是结缔组织的重要组成成分，与肌成纤维细胞表型及纤维化过程密切相关。通过小鼠皮肤烫伤模型研究确定，人羊水干细胞外泌体可以通过其衍生的外源性miR-29a抑制TGF-β2/Smad3信号通路，下调Ⅰ型胶原蛋白、Ⅲ型胶原蛋白和α-SMA的表达水平，从而减少瘢痕形成，这可能为未来病理性瘢痕的治疗提供潜在的分子基础。
首先，MSC在培养扩增或不当保存条件下可能诱发免疫原性，降低治疗效果。
其次，干细胞替代疗法可能引发免疫排斥反应、感染及潜在的肿瘤形成等安全问题。最后，目前对干细胞治疗机制的理解尚不完全，难以针对不同疾病设计个性化治疗方案。
大量研究表明，MSC来源的外泌体具有与MSC相似的免疫调节和受损组织修复功能，且外泌体应用具有显著优势，如避免排斥反应、易于储存和运输、广泛的适用性等，这使其在临床应用中具有巨大潜力。
目前，MSC-Exo在创伤修复领域的给药方式主要为局部注射和静脉注射。局部注射通常将MSC-Exo注射至创面周围皮肤，而非直接作用于创面，导致无法直接归巢至发病部位，治疗效果欠佳。静脉注射的MSC-Exo在血液循环中易被清除，需多次给药以维持血药浓度，造成低效价。MSC-Exo治疗过程中面临的稳定性差、靶向性弱等问题，也严重限制了其临床应用，亟须制备新型支架材料用于负载干细胞外泌体，提高其生物利用度。
随着研究的深入和临床实践的积累，针对MSC-Exo的临床试验数量逐年递增。MSC-Exo已在多种疾病的临床试验中被研究和应用，包括组织损伤和再生（如皮肤烧伤和溃疡）、心血管疾病（如心肌梗死和心肌炎）、神经退行性疾病（如帕金森病和阿尔茨海默病）、免疫性疾病（如自身免疫性疾病）及肿瘤等。MSC-Exo的治疗效果和应用前景正在不断探索和验证。
MSC-Exo作为天然的大分子载体，为组织器官再生治疗提供了一种新型的无细胞治疗策略，但目前仍存在一些亟待解决的问题。例如，在临床应用中，为获得Exo的最佳治疗效果，需进一步探究其最佳给药途径与给药剂量，以及其在再生效应中发挥生物学功能的具体机制。由于外泌体稳定性较差，易受温度、pH和机械刺激等因素影响，因此需要开发合适的递送系统和保存方法，确保其在临床治疗中的有效性和稳定性。还需要对其长期安全性和潜在副作用进一步研究和监测。此外，目前尚缺乏统一的生产标准和质量控制方法，存在批次间差异问题。在应用于临床之前，还需要明确适用的大规模生产、分离纯化和贮存等流程，并制定临床使用的质量控制及安全评价标准。相信通过不断的技术探索和努力，MSC-Exo一定会在临床皮肤损伤修复治疗中大放异彩。
（ID: yxckbsc2024050101）
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房建凯 傅教授
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