间充质基质/干细胞（MSCs）是细胞治疗试验中最常用的干细胞之一，基于其免疫调节、组织再生和保护功能。以前，外源性输注的MSCs被认为通过迁移到受损组织、移植以及输注后与其他细胞相互作用来发挥其保护作用。然而，最近的几项临床前研究和临床试验报告称，间充质干细胞的治疗作用是通过旁分泌产生生长因子、趋化因子和细胞因子发挥的。尽管如此，间充质干细胞的作用机制仍不完全清楚，需要进一步研究。尽管MSC治疗具有很高的疗效，但它也有一些缺点，如难以产生具有稳定表型的一致细胞来源、物理捕获在肺微血管中的细胞产生的输注相关毒性等。
MSC-Exos的表征
MSCs产生多种细胞外小泡（EV）：外泌体（直径30-150 nm）、微泡（直径150-500 nm）和凋亡体（直径800-500 nm）。EVs被认为是MSC与其靶细胞之间的旁分泌介质。此外，MSC衍生的外泌体（MSC-Exos）可以概括MSC的生物学潜力；因此，它们可以替代细胞治疗来实现无细胞治疗。与细胞相比，外泌体利用的优势包括更高的安全性，主要是由于其纳米级尺寸。与直径为30–60μm的MSCs相比，纳米外泌体在给药后可以有效转移到特定组织，而不会在肺微血管中聚集，避免了给药细胞引起肺栓塞的可能性。此外，MSC-Exos可以从永生化MSCs中分离出来并用于细胞治疗，这不适用于永生化细胞本身。
相关的研究表明，MSC-Exos由于其各种来源而产生的固有变异会影响其治疗效果。同时MSC-Exos固有特征使MSC-Exos成为治疗各种衰弱性疾病的有前途的无细胞治疗工具。根据文献显示MSC-Exos用于以下各种疾病的治疗研究：
一.MSC-Exos治疗慢性肾脏疾病
慢性肾脏疾病（CKD）是一种进行性和不可逆的疾病，发生在肾功能下降到特定阈值后[52]。进行性肾小管间质纤维化是导致终末期肾病（ESRD）的CKD的常见特征。Nassar等人[54]首次报道的在CKD中使用MSC Exos的临床试验是一项单中心、随机、安慰剂对照的临床研究，该研究使用脐带血MSC Exos（UCB MSC Exos）来改善埃及的疾病进展。该研究招募了40名年龄在26至44岁之间的CKD III期或IV期患者；参与者按1:1的比例随机分为对照组（安慰剂）或UCB MSC Exos组。被分配到UCB MSC Exos组的患者每周接受100μg/kg体重的Exos剂量，为期两周。第一剂通过静脉给药，第二剂通过动脉给药。对照组静脉滴注生理盐水。在12个月的研究期间，UCB-MSC-Exos组在估计肾小球滤过率（eGFR）、血清肌酸酐水平、血尿素和尿白蛋白与肌酸酐比率（UACR）方面取得了显著改善。这些改善可能是由于循环抗炎细胞因子的增加和促炎细胞因子的下降，即治疗组的血浆TGF-β1和IL-10水平显著高于对照组。此外，与对照组相比，治疗组的血浆TNF-α水平显著下降。此外，治疗组的肾活检仅显示肾小管上皮细胞中CD133和Ki67的mRNA表达，表明UCB-MSC-Exos输注后肾小管细胞的生长和/或去分化。
二.MSC-Exos治疗皮肤色素沉着
皮肤色素沉着过度是一种皮肤病，通过使皮肤变色或变暗来影响皮肤颜色。目前的治疗策略需要很长时间才能治愈这种疾病，而且效果并不理想。此外，这些治疗策略有许多局限性和副作用，包括红斑、皮肤剥落和干燥]。一项前瞻性、分面、随机安慰剂对照研究调查了来源于脂肪组织的间充质干细胞的外泌体（ASC-Exos）对皮肤色素沉着过度的治疗作用。21名年龄在39至55岁之间、色素沉着过度的女性参与了这项研究。治疗组接受0.2 g化妆品配方中的ASC Exos（尺寸范围30-200 nm），对照组接受0.2克安慰剂（不含ASC Exos的化妆品配方），每天两次，持续8周。与对照组相比，ASCA-Exos显著降低了治疗组的黑色素含量；然而，这种改善只持续了2个月，而且随着时间的推移，病情复发。
三.MSC Exos治疗痤疮疤痕
面部萎缩性痤疮疤痕是一种面部毁容，可能会导致社交孤立和其他问题。这种情况的常见治疗方法之一是部分二氧化碳激光（FCL）表面置换。尽管FCL在治疗痤疮疤痕方面是有效的，但在术后伤口愈合过程中，仍然需要更好地减少疤痕，减少严重的副作用。
在韩国进行的一项研究中，25名年龄在19至54岁之间的参与者（18名男性和7名女性）自愿测试ASC-Exos与FCL联合治疗面部腺泡疤痕的效果。其中，12名Fitzpatrick III型皮肤患者和13名IV型皮肤患者分两个阶段进行了为期12周的测试。在第一个治疗组中，使用10600 nm FCL对每位患者的整个面部进行冲洗，然后在激光治疗前用EMLA®乳膏使用的轻度肥皂局部麻醉洗脸30分钟。激光治疗后，参与者被随机分配接受1毫升ASC Exos或对照凝胶，涂抹在他们的整个脸上。在接下来的两天里，参与者每天两次将每种溶液涂抹在脸的特定一侧。用ASC-Exos处理的侧比对照侧获得了显著更高的增强。ASC Exos治疗侧的治疗相关红斑较轻。结果表明，ASC Exos侧的皮肤毛孔和皮肤表面的大小从基线开始急剧下降，而对照侧没有明显变化。因此，结合ASC Exos和激光治疗可以对萎缩性痤疮疤痕治疗的效率产生协同影响。
四.治疗移植物抗宿主病（GvHD）
异基因造血干细胞移植（HSCT）是治疗血液系统恶性肿瘤患者的一种潜在的挽救生命的方法。与HSCT相关的最严重并发症之一是急性或慢性移植物抗宿主病（GvHD），这是一种发生在病理生物学谱上的复杂免疫过程。GvHD是长期发病率和健康相关生活质量受损的主要原因。目前GvHD的治疗方法是广泛的全身免疫抑制剂，其反应率低，机会性感染风险增加。
根据一份病例报告，将来源于BM-MSC上清液的外泌体给予GvHD患者。外泌体的剂量为1单位（外泌体从4 × 107个BM-MSC），持续两天。然后逐渐增加剂量，每2-3天给药一次，直到达到4 单位/天。为了监测MSC-Exos对患者PBMC免疫反应的可能影响，在每次给药后采集血样。评估了促炎细胞因子，如IL-1β、TNF-α和IFN-γ，数据显示患者PBMC分泌的促炎细胞细胞因子减少。症状有显著改善；腹泻量显著减少，皮肤和粘膜GvHD在14天内表现出显著的抑制作用。然而，患者在治疗7个月后死于肺炎。尽管如此，结果还是很有希望的，并显示出治愈GvHD的潜在效率。
五.MSC-Exos治疗新冠肺炎
新冠肺炎是一种由2019年发现的SARS-CoV-2冠状病毒引起的呼吸道疾病。这种感染是由于冠状病毒科Betacoronavirus属的遗传物质RNA的存在而发生的。除了致命的细胞因子风暴外，免疫系统的极端和不受控制的反应在严重急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的发病机制中发挥着关键作用。ARDS发病机制的主要组成部分包括细胞毒性机制的破坏、细胞毒性淋巴细胞和巨噬细胞的过度激活以及促炎细胞因子（IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IL-10、粒细胞集落刺激因子和单核细胞趋化蛋白1、MCP-1）、炎性标志物（CRP、血清铁蛋白）的过度释放，以及活化的T淋巴细胞和巨噬细胞对器官和组织的浸润，引起高炎症反应。这些急性病变可导致肺损伤，并在出院或死亡后康复。由于抗炎细胞因子浓度的改变和免疫细胞向再生分泌体的转化，外泌体可以协调炎症和再生过程。研究认为，吸入外体可以减少炎症和肺损伤，诱导再生过程，并在治疗新冠肺炎方面具有潜在的治疗效果。
一项前瞻性开放标签队列临床研究用于测试MSC-Exos作为严重新冠肺炎治疗的安全性和有效性。使用来源于骨髓间充质干细胞的外泌体（产品名称：ExoFlo）。24名参与者接受了静脉注射剂量的ExoFlo，其中含有1-10产生的外泌体 × 106 MSCs/kg，给药后两周每天评估治疗安全性。参与者的存活率为83%；约71%的患者治愈，13%的患者情况危急但稳定，16%的患者死于与治疗无关的原因。一般来说，在单次给药后，参与者的临床状态和氧合随着动脉氧与吸入氧比（PaO2/FiO2）的平均压力增加约192%而增加。此外，该疗法使C反应蛋白比率降低了77%，铁蛋白降低了43%，D-二聚体降低了42%。MSC-Exos注射后CD3+、CD4+和CD8+T细胞的增加表明淋巴细胞减少症的显著改善，这表明MSC-Exos的治疗作用机制是由于它们的免疫调节作用。因此，研究者认为MSC-Exos是一种很有前景的新冠肺炎治疗方法。
六.MSC-Exos治疗骨关节炎
骨关节炎（OA）是一种影响关节、导致疼痛和僵硬的关节炎。它是最常见的关节炎，通常影响手、髋、膝和脊椎的关节。OA没有治愈方法，但可以通过使用非甾体抗炎药、对乙酰氨基酚和阿片类止痛药等疾病改善药物来减轻疼痛。研究发现，使用BM-MSC-Exos治疗OA关节是有效和安全的，可以替代关节置换手术
总之。MSC-Exos的治疗作用无疑是巨大的，相关的安全性实验也显示志愿者对其输注耐受良好，雾化后一周内未出现不良反应。目前仍有各种临床疾病治疗实验在进行着，诸如中风，老年痴呆症，1型糖尿病，胰腺癌，黄斑变性，肺部感染，急性呼吸窘迫综合征（ARDS），牙周炎等。当然在临床上使用MSC-Exos也存在一些挑战。例如，MSC Exos从体内的快速清除可能会限制其长期治疗效果。此外，由于不同的培养条件和细胞传代，MSC-Exos的异质性是另一个挑战。为了克服这些障碍，需要对MSC-Exos隔离协议进行标准化。通过使用一致的方法分离外泌体，研究人员可以最大限度地减少外泌体大小、组成和功能的变化。此外，使用确定的培养条件可以帮助产生更同质的MSC及其外泌体群体。此外，产生测试良好的永生化MSC系可以是产生同质MSC-Exos的解决方案。另一个挑战是长期保存以延长MSC Exos的保质期。目前也有关研究者正在进行对MSC-Exos进行冷冻干燥，或通过添加糖或聚乙二醇等稳定剂来帮助外泌体保存更长时间。此外，使用封装来增强其在体内的持久性。例如，随着生物工程和细胞操作技术的进步，外泌体利用的未来趋势将是外泌体的工程化，这将使其有机会更具特异性，并用于高度复杂的医学领域。这些研究将进一步增强MSC-Exos作为一种新的疾病治疗方法的潜力。
参考文献：Lotfy A, AboQuella NM, Wang H. Mesenchymal stromal/stem cell (MSC)-derived exosomes in clinical trials. Stem Cell Res Ther. 2023 Apr 7;14(1):66. doi: 10.1186/s13287-023-03287-7. PMID: 37024925; PMCID: PMC10079493.
外泌体研究也是国自然基金的一个热点
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