间充质干细胞及其衍生产品在衰老和疾病中的作用
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近期,在国际分子科学杂志发表的一篇特刊中,简短的总结了间充质干细胞及其衍生产品在衰老和疾病中的作用
尽管制药行业在研发新药方面付出了巨大努力(去年研发了55种新药)[1],但全球约有40%的人口仍然患有炎症和/或退行性疾病,而这些疾病目前尚无适当的治疗方法。
在这些病理情况下,组织稳态的失衡将导致无法弥补的组织损伤。此外,人口老龄化加剧了这种情况,迫切需要新的治疗方案,以便在相关疾病发作时提高生活质量 [2]。另一方面,随着蛋白质组学、基因组学和宏基因组学对疾病的多因素性质及其复杂病理过程的认识不断增长 [3],根据“一种疾病,一个治疗靶点”的传统教条,这些疾病很难得到解决。所以也许现在是时候做一些不同的事情了——为什么不尝试重现间充质干细胞 (MSC) 在生理条件下进行的组织稳态机制?
MSC具有再生、抗炎、免疫调节、抗氧化应激、抗纤维化、抗菌和抗肿瘤作用[4]。越来越多的证据表明,MSC通过分泌细胞因子和生长因子以旁分泌的方式发挥这些作用[5、6]。此外,最近,细胞外囊泡,尤其是外泌体(纳米颗粒,大小为70-150纳米,被一层充满生物活性颗粒的膜包围)的作用被再生医学领域认可[7]。当MSC释放外泌体时,它们会在身体细胞信号传导中重现其生物学效应。有趣的是,现在也有证据表明,狼疮、类风湿性关节炎、糖尿病、牛皮癣和早衰综合征等疾病与MSC耗竭和/或功能障碍之间存在联系[8]。
这表明,MSC移植可以对许多疾病的自然史产生积极影响。然而,尽管有许多数据表明静脉注射MSC具有良好的安全性[9],但MSC移植存在局限性,阻碍了这种细胞疗法的广泛应用。这些缺点包括注射后的细胞半衰期缩短;细胞会老化,丧失预期的效力;潜在的栓塞形成;将感染传播给宿主;以及物流和经济成本等各种技术问题,这些都阻碍了MSC疗法在人群中的推广[10]。
可能是开发无细胞再生疗法一种战略性替代方案,使用从细胞培养过程中分泌的蛋白组中提取的产品 [8]。MSC的高复制率有利于这些体外程序。此外,生物反应器技术使我们能够建立有利的培养条件,以实现MSC衍生的分泌蛋白组的大规模生产和改进[11]。这种新的技术策略不仅避免了基于MSC移植的细胞疗法的缺点,而且还具有其他优势,例如,与传统治疗药物相比,在安全性、剂量和效力方面可以更好地评估产品,更容易储存,最终成为一种更经济、更实用的临床治疗方法。
此外,在构成MSC分泌体的微囊泡中,外泌体具有额外的优势,例如在血液中的半衰期更长、可以预先装载治疗产品、能够穿过血脑屏障、具有向发炎组织和肿瘤的趋向性,以及能够向靶组织释放各种生物活性物质 [12,13]。因此,所有这些技术创新都为我们带来了一种具有巨大治疗可能性的新医学,但也带来了新的挑战 [14]。
基于间充质/药用干细胞/信号传导细胞及其衍生产品的新型药物所面临的挑战、机遇和目标包括:
(i)根据MSC的生物学特性和供体的生物学特性,为未来的每种应用选择适当的MSC类型[8];
(ii)以可控、可重复的方式生产和控制其分泌蛋白组衍生产品的效力;
(iii)通过使用预处理技术和/或基因操作来影响MSC分泌蛋白组的质量的可能性;
(iv)将这些生物产品与新的生物材料(如热不稳定水凝胶)相结合,从而实现更优化的组织整合和/或生物分布[15];
(v)MSC衍生的细胞外囊泡作为外泌体的生物载体,在癌症治疗[16、17、18]和其他疗法[18、19]中用于药物递送的潜在用途;
(vi) 可能出现新的、令人兴奋的临床应用,例如通过鼻腔内给药MSC衍生的外泌体来治疗脑部疾病 [20];
(vii) 严格考虑监管机构的要求。目前已有足够的关于 MSC 生物学和治疗潜力的科学知识来支持这些目标,有适当的技术来实现这些目标,有支持新提案的法律框架,以及数百万患者的迫切需求。
编译:暖风 | 编辑:暖风
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