专栏名称: 细胞与基因治疗领域
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医美“新贵”外泌体

细胞与基因治疗领域  · 公众号  ·  · 2024-11-20 08:21

正文


外泌体作为一种新型介质,正逐渐在皮肤医美产业中崭露头角,开辟出一条创新与科技并重的美丽之路。“唤醒表皮细胞新活力,促进再生”—— 这是人类对外泌体美容给予的厚望。


外泌体是由细胞分泌的小囊泡,内含多种蛋白质、RNA、DNA 以及脂质等生物分子 【1】 。这些微小的“信使”能够在细胞间传递信息,调控细胞的增殖、分化、迁移、凋亡等多种关键生物学过程,其具体生理作用根据外泌体来源和其所处生理环境而异 【2】 。在皮肤中,外泌体介导的信息传递和细胞间交流对于维持细胞功能和组织稳态至关重要。研究揭示,内源性外泌体在多种皮肤细胞间穿梭,参与慢性炎症性皮肤病等复杂分子机制,其内容物可作为诊断和治疗皮肤功能障碍的潜在生物标志物。尤为重要的是,干细胞及其他皮肤驻留细胞来源的外泌体在再生医学和美学领域展现出治疗潜力,尤其是在皮肤抗衰老、疤痕修复、皮肤色素调控及毛发再生等方面。例如,黑素细胞释放的外泌体可调控皮肤色素沉着,而来源于皮肤其他细胞类型的外泌体也能影响黑素细胞中的黑色素产生。同时,间充质干细胞来源的外泌体被证明在皮肤过敏试验中为非致敏剂,适合作为局部治疗使用,无不良反应,进一步证实了外泌体外泌体在医美领域的应用潜力 【3】 ,而传统医美手段如填充剂注射、激光治疗等,虽然效果显著,但往往伴随着一定的风险和副作用 【4】

目前,外泌体在医美领域,

主要应用在皮肤抗衰老、

疤痕修复与毛发再生等方面 【3】


1

皮肤抗衰老

皮肤老化的因素包括内部因素与外部因素,例如紫外线辐射、空气污染及吸烟等。特别是光损伤会导致细胞外基质发生变化,出现包括胶原蛋白和弹性纤维减少,导致皱纹、粗糙、干燥和皮肤蜡黄等在内的皮肤老化 【3】 ,据悉,真皮成纤维细胞是合成前胶原和弹性纤维等结构成分的主要细胞类型。总体而言,皮肤老化的特征是金属蛋白酶(Matrix MetalloProteinase, MMP)降解皮肤基质以及成纤维细胞功能降低,从而减少胶原蛋白的形成和修复 【5、6、7】


外泌体富含生长因子、抗氧化剂等成分,能够刺激皮肤细胞自我修复,促进胶原蛋白和弹性纤维的合成,从而达到皮肤抗衰效果 【3,8】


一项研究检测了透皮递送源自人真皮成纤维细胞外泌体的效果,结果发现此外泌体的使用使得1型前胶原增加和 MMP-1 表达的降低 【9】 。另一项研究测试了源自人类诱导多能干细胞的外泌体(iPSCs-Exos)对 UVB 照射人真皮成纤维细胞的影响,结果表明,用 iPCS-Exos 进行预处理可阻止人真皮成纤维细胞的损伤,减少 MMP 的过表达,并恢复 1 型胶原蛋白的表达 【10】


2

疤痕修复

疤痕形成是皮肤损伤愈合的常见结果,但常被视为不必要的副产物。疤痕形成的机制涉及多种因素,包括胶原沉积过多、成纤维细胞凋亡减少、炎症持续、血管生成过度、TGF-β1 表达增加及角质形成细胞功能延迟。研究发现,源自不同细胞类型的外泌体参与了疤痕形成的细胞间通信。例如,有研究表明,脂肪源性间充质干细胞来源的外泌体在小鼠早期伤口愈合时可增加胶原 I 和 III 的产生,而在后期则能减少疤痕形成,这表明它们在特定时间点能下调胶原表达。此外,有研究表明,源自人诱导多能干细胞的间充质干细胞(hiPSC-MSCs)的外泌体能促进大鼠表皮再生、血管新生、胶原成熟,从而减少疤痕宽度。这些发现强调了外泌体在调节成纤维细胞功能和胶原重塑中的关键角色,不仅能促进伤口愈合,还有望预防疤痕的形成 【11】


3

毛发再生

包括遗传因素、情绪压力、营养不良、药物副作用或精神疾病等在内的多种因素均能引起脱发,这些因素会降低毛囊的再生能力进而导致脱发。真皮细胞(Dermal papilla cells, DPC)位于毛囊底部的毛球中,DPC 是毛囊中的信号传导中心,在调节头发生长与形成等方面发挥着重要作用 【12】


研究表明,DPCs-Exos 可通过其携带的 miRNA 影响毛囊信号通路,具体来说是通过作用于 β-catenin、Wnt、BMP2、BMP4 等关键通路基因和下调相关的毛囊抑制信号蛋白,进而促进毛囊干细胞增殖、毛囊再生和毛囊形成 【13】 。另外,有研究表明,人间充质干细胞衍生的细胞外囊泡(EV)通过刺激 Akt 磷酸化和增加真皮中的 Bcl-2 来激活 DPC,从而调节 DPC 的增殖并将毛囊从休眠期转变为生长期 【14】


工艺商业化展望




综上所述,外泌体在医美领域展现出广泛的治疗潜力,特别是在疤痕修复、皮肤再生、抗衰老、色素沉着调节和毛发再生等方面,为实现更安全、有效的医疗美容干预提供了新的视角。


尽管外泌体在医美领域的应用前景广阔,但其商业化进程仍面临诸多挑战,人们目前对外泌体的认识还不足,需要继续加大其基础研究与外泌体制备工艺科研方面的投入,另外,外泌体的分离纯化、质检、长期存储等工艺仍旧面临着不小的挑战,例如:

(1)现有的外泌体分离方法的效率低,导致其产量低,并且放大生产的成本很高;(2)由于外泌体的大小、组成、功能和细胞起源不同,外泌体的异质性增加了其表征的复杂性;(3)目前外泌体最稳定的储存条件(温度或pH值)仍然没有完全确定,且负载或包裹药物会使外泌体制剂的稳定性进一步复杂化 【15】


不久前,Pascal Rowart 等人报道了一种通过结合高速和超速离心机从脂肪源性干细胞中快速、简单地分离细胞外囊泡(EV,包含外泌体)的方法。使用配备 BioBLU 0.3c 一次性罐体的 DASbox ® 迷你生物反应器系统,利用微载体悬浮培养人源脂肪干细胞(hADSC),然后使用 CR22N 高速离心机和 CP100NX 超速离心机完成 EV 分离。这套工作流程能够提高活细胞产量,并且产生大量且高质量的 EV,并将分离时间缩短到 4 小时以内,快于沉淀或过滤等其他分离方法 【16】

Pascal Rowart 等人报道的一种通过结合高速和超速离心机从脂肪源性干细胞中快速、简单地分离细胞外囊泡(EV)方法示意图 【16】







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