神奇物質「外泌體」 調節免疫、減緩神經性疾病、恢復肌膚彈性就靠它

就在細胞療法這樣的概念還正蓬勃發展的同時，「外泌體」（exosomes）這陌生的新名詞也出現在大家眼前。這個神通廣大的小泡泡，已被開發並廣泛研究，包括免疫功能調節、阿茲海默症的治療，甚至還能讓肌膚重返青春！眾多例子讓人頗感好奇，究竟外泌體是何方神聖？

小角色被重新定義

在過去，外泌體的功能一直未明，科學家只發現細胞們會不斷分泌一些小泡泡，以為這些泡泡是細胞排出廢棄物的方式。被誤以為是廢棄物的外泌體，在近幾年被重新發現，其實是細胞間重要的「信差使者」。

2013 年，諾貝爾生醫獎頒發給了 James E. Rothman、Randy W. Schekman 和 Thomas C. Sudhof 三位教授，便是表揚他們在胞外載體或囊泡（extracellular vesicles, EVs）和外泌體的研究成果貢獻，解謎了細胞是如何規劃這些訊息小泡的運輸。

細胞就好比是物流中心，而外泌體是要運送貨物的載具，控制著貨物在正確的時間送到正確的位置，包括送到隔壁或遠端的細胞或組織內。 這些大約 20-200 奈米大小的泡泡外泌體，攜帶著像是賀爾蒙的蛋白質或含基因訊息的 DNA、RNA、miRNA，將這些「指令」傳遞到其他細胞，調控著其他細胞的行為，是細胞與細胞之間溝通的方式之一。

外泌體有自己的身分 ID 外泌體在分泌的過程，會帶走部份原細胞的細胞膜和細胞膜上的表面蛋白，因此，外泌體便內含了它來自哪個細胞的訊息。就像是外泌體在離開出發點時，在自己身上貼了名條，宣示他來自哪裡。

特定的細胞分泌特殊的外泌體，這讓科學家將收集而來的外泌體，應用作為一種生物標記。分析這些外泌體泡泡，便可以得知來自身體哪些細胞、正在分泌哪些訊息，在臨床上便衍生為稱作液態切片的方式來觀察身體狀況。

在 2019 年，一個來自米蘭大學的研究團隊發現，造成阿茲海默症的病理沉澱蛋白，例如澱粉樣蛋白（Aβ）、tau 蛋白、α-synuclein，是與外泌體一同從腦神經細胞釋放出來的。因此，科學家只要透過外泌體的蒐集，便可同時即時監測病況，並藉由分析外泌體內容物，去研究退化性神經疾病的進程與機制。

減緩退化性神經疾病 可望治療阿茲海默症 2020 年，同樣來自義大利的團隊，闡述了羊水幹細胞所分泌的胞外載體具有治療退化性神經疾病的潛力。團隊發現，載體當中富含的特殊酵素，能減輕組織間的自由基壓力、提高抗氧化小分子穀胱甘肽（glutathione, GSH）的含量，展現了外泌體治療阿茲海默症的潛力。 2021 年，一篇發表在《STEM CELLS Translational Medicine》的文章指出，人類羊水幹細胞所分泌的外泌體成份還具有保護神經細胞的能力。分析發現，外泌體中含 16 種高度表現的 miRNA，這些 miRNA 參與活化抗凋亡機制的訊息調控，進而使得神經元減輕認知喪失，以及減緩神經細胞的凋亡。

免疫調節也由外泌體說了算 關於外泌體所攜帶的物質，目前已有普遍的共識，有大量的生長因子、也有調節免疫和組織修復的細胞激素等蛋白，以及核酸類等物質。外泌體形同細胞與幹細胞的小影分身，在身體循環中調控著目標細胞的發炎及修復反應。

在《轉譯醫學年鑑》於 2017 年發表的一篇文章中指出，間質幹細胞對免疫系統調節有很密切的影響，其中原因便是透過間質幹細胞所分泌的外泌體對周邊細胞進行調控。 諸如樹突細胞、淋巴 T 細胞，這些細胞皆會藉由吸收和分泌外泌體調整行為。研究進一步說明，外泌體是透過內含的 miRNA 促進細胞的免疫功能。目前學研界也普遍認同 miRNA 有助於細胞調節免疫反應相關功能。 最引人好奇的－外泌體讓人重返青春 既然外泌體攜帶著許多抗發炎因子、再生修復訊息，又十分利於細胞吸收，應用在肌膚醫學的治療方案也如雨後春筍地萌生，尤以幹細胞所分泌的外泌體最引人好奇。 過去常聽聞富含百萬幹細胞成份的保養品，實則需三思是否真的有技術能將活生生的幹細胞存放在瓶瓶罐罐裡，更遑論維持其活性。

不過外泌體的研究發現給了人們更為實際的選擇，已經有多項研究指出，幹細胞所分泌的外泌體有顯著的促進再生能力，能為老化組織提供有效的修復功效！也已有多項文獻證實，外泌體能促進成纖維細胞的再生，可能有益於皮膚的彈性維持。 隨著年齡增長，膚質逐漸出現衰老特徵，例如色斑、皺紋等，這些都是由於皮膚的再生能力減弱。若能促進皮膚細胞再生，或是延緩皮膚老化，都將成就了所有愛面子的人的美夢，而外泌體正逐漸被愈來愈多的研究證實有這樣的潛能。

目前在全球也已有許多診所與業者採用外泌體萃取開發臉部護理相關產品，主訴求減少色素沉澱和斑塊、減少細紋、改善皮膚緊緻度等，從而改善膚質、均勻膚色，達到逆齡再生、重生修復的可能。 健眾細胞生醫執行長張薏雯博士便曾介紹到，目前外泌體的應用已不僅僅是幫助燒燙傷傷口修復，含外泌體的保養品已成為抗老的新趨勢。透過微創或是搭配像是生長因子、玻尿酸等物質，傳遞給目標區域，已不僅是幫助傷口癒合，更可能新生肌膚。 單純安全有效的外泌體 成為治療新趨勢 外泌體是細胞分泌的「訊息囊泡」，運載著影響細胞行為的指令。在應用於臨床治療方面，相對於幹細胞的較難以取得、保存和應用，外泌體具有許多優勢。單以施行在人體的執行方面來說，外泌體就相對幹細胞簡單得多。 除此之外，外泌體能順利地和各種細胞相容，因為外泌體的包裹結構和細胞膜是一樣的雙層磷脂質，增加了使用的方便性。 並且，外泌體只是分泌出訊號，促進或影響原本就有功能的目標細胞，相較之下，外泌體顯得更加安全、簡便而有效，排斥風險小也沒有癌變增生的疑慮，是非常值得發展的新興領域。 文／徐虎 圖／胡家芸 參考資料 What are Exosomes? (https://mkainsights.com/insights/biotech-pharma-healthcare/what-are-exosomes/ )  (https://atm.amegroups.com/article/view/13513
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間充質幹細胞的技術突破的三個方向

2022-05-07 08:37:38

針對間充質幹細胞的技術突破，有三個主要的方向：

增強版間充質幹細胞:因為間充質幹細胞的來源不同、工藝路線不同，所以也導致很多臨床研究結果參差不齊。隨著研究的深入，擁有更佳臨床性能幹細胞的公司將會建立更有利的市場優勢。用小分子“啟動”間充質幹細胞是一種簡單可行的策略，譬如美國NUROWN這種間充質幹細胞產品，其專有培養基添加了多種神經營養因數，包括膠質源性神經營養因數(GDNF)、腦源性神經營養因數(BDNF)、血管內皮生長因數(VEGF)和肝細胞生長因數(HGF)等，以提升其在神經系統疾病的療效。更進一步，可以通過基因工程技術改造間充質幹細胞，有改造後的間充質幹細胞通過表達神經營養因數、抗炎性細胞因數或血管生成因數，從而促進組織的癒合和恢復。同時3D、低氧、微載體等間充質幹細胞培養技術的普及應用，也讓間充質幹細胞的相關能力逐步提升，並有望在體內發揮更好的臨床療效，從而成為間充質幹細胞企業未來核心競爭力。

生材結合型間充質幹細胞:當間充質幹細胞遇到生物材料，讓組織器官再生成為可能。生物材料的主要作用是，為間充質幹細胞提供硬體支援，確保幹細胞的粘附、遷移、增殖、分化和長期生存。在臨床上幹細胞和生材結合，我們希望短期內可以實現幹細胞體內長期生存，緩慢釋放，遠期最終能構建完整的組織和器官。有研究把海藻酸鈉包裹的間充質幹細胞在小鼠皮下接種時，包裹的間充質幹細胞在皮下接種後30天仍能存活。另外有研究將齦源性間充質幹細胞和生物支架相結合，促進了面部神經功能的恢復。臨床上，中科院和鼓樓醫院用間充質幹細胞複合膠原支架修復子宮內膜，最終幫助多名婦女懷孕並誕下健康嬰兒。

藥物遞送型間充質幹細胞:間充質幹細胞實在是非常神奇，天生具有逃避免疫反應和腫瘤趨向作用。科學家可以利用這一獨特的載體特性，將間充質幹細胞工程化設計為抗癌的“特洛伊木馬”，從而為腫瘤病人安全地提供大劑量靶向癌症的生物製劑。有研究利用間充質幹細胞將凋亡誘導配體(TRAIL)傳遞給腫瘤細胞，抑制惡性膠質母細胞瘤小鼠模型的腫瘤生長，除此之外還可以負載表達殺傷腫瘤的蛋白因數以及溶瘤病毒等，這些手段都為腫瘤治療提供了新的可能，也讓間充質幹細胞的治療範圍更加廣闊。上述藥物遞送型間充質幹細胞均已進入1-2期臨床試驗階段。

總結

經過近幾十年的發展，生物製劑在市場上已經取得了成功，有250多種產品可供使用，在全球前10大銷售藥物中占了7種。間充質幹細胞作為生命科學皇冠上的明珠，天生就擁有廣泛的治療疾病譜，隨著我們對間充質幹細胞更深入的研究和改造，臨床療效將會逐步得到提升，最終越來越多幹細胞新藥上市也一定會顛覆到傳統的化學藥物模式，產業發展無可限量。

細胞療法全球研發格局：2756個在研項目，市場複合年增長率達337%

2022-06-23 14:53:29

6月20日，加利福尼亞州的一家生物技術公司Acepodia宣佈其CD20 ACC(抗體細胞偶聯) γδT細胞療法ACE1831的IND申請獲得FDA批准。該技術實現了對NK細胞表面特定抗體近100%的偶聯效率，修飾率遠遠高於CAR-T技術；且由於該技術不需要對細胞進行病毒以及基因編輯，可以安全、高效、便捷、低成本的實現在細胞表面偶聯不同的抗體。該技術若能成功轉化，細胞療法領域又將迎來一次繼CAR-T之後的大變革。自2017年首款CAR-T療法Kymriah獲得美國FDA批准以來，已有多款CAR-T細胞療法獲得FDA批准上市。

6月2日，馴鹿生物/信達生物宣佈BCMA CAR-T療法伊基侖賽注射液上市申請獲得NMPA受理，這是國內首款全流程自主研發的CAR-T療法，若上市成功將成為全球第8款CAR-T細胞療法。

隨著CAR-T技術的逐漸成熟，細胞治療領域也隨之不斷發展壯大，從CAR-T療法擴展到CAR-NK、TCRT等新興賽道，使用其他免疫細胞和基質細胞類型的新技術不斷湧現。近日，發表於 Nature Reviews Drug Discovery上的一篇文章梳理了細胞療法的全研發格局。截至2022年4月15日，全球免疫腫瘤學管線中有2756種在研細胞療法藥物，增長率為36%。

在各種類型的細胞療法管線中，CAR-T細胞繼續佔據領導地位，其與去年相比增長了24%。基於自然殺傷（NK）細胞的療法在過去一年中增長了55%。

腫瘤細胞療法管線變化

在血液系統惡性腫瘤中，CD19、BCMA和CD22仍然是最常見的靶向蛋白。一些新靶點出現了顯著增長，如GPRC5D（+200%）、CLEC12A（+114%）和CD7（+78%）。在實體瘤中，非特異性腫瘤相關抗原（TAAs）、HER2和間皮素（MSLN）是最常見的靶向蛋白。一些靶點出現了大幅增長，它們包括CLDN18（+400%）、TAA（+220%），CD276（+160%）和KRAS（+125%）。

血液和實體瘤細胞療法的Top靶點

根據沙利文報導，目前中國境內在CDE註冊的細胞療法臨床實驗中，約62%針對CAR-T相關領域，靶點主要集中在CD19， BCMA等熱門血液瘤靶點。這些在研實驗主要集中於臨床1期（56%），12%處於臨床I/II期，29%處於臨床II期，3%處於臨床III期。

中國在研細胞療法分類 來源：沙利文報告

據沙利文報導，2017年至2020年，全球CAR-T療法市場複合年增長率達到337%，未來中國細胞治療市場規模將保持快速增長趨勢。

幹細胞和免疫細胞強強聯合

《Cell》雜誌上曾發表一篇名為《Two to Tango: Dialog between Immunity and Stem Cell in Health and Disease》,該文章指出幹細胞和免疫細胞有著密切的交流合作來維持人體內的穩態，對於人體健康的維持和疾病的治療有著重大意義。

幹細胞因有如同樹幹能夠分化的超強屬性，當我們的人體還在成長時，幹細胞是細胞王國的建設者，通過分化源源不斷提供新生細胞，增加我們身體細胞的數量。當我們成年後身體不再成長，幹細胞又會扮演細胞王國的維護者，及時替換和更新衰老或受損的細胞。

而免疫細胞作為王國內部的防衛兵，則是起到內清叛變（正常細胞突破成的癌細胞）外剿夙敵的作用，例如細菌和病毒。

幹細胞如何在體內維持平衡？

在我們的一生中，身體組織永遠處於不斷變化的狀態。幹細胞是機體的建設者同時也是維護者，它會及時替換和更新衰老或受損的細胞。推動這種周轉的因素有自我更新的組織幹細胞，維持其增殖和分化之間的平衡 。穩態期間細胞替換率具有組織和環境特異性的：在血液、表皮和腸中是恒定的，表皮和腸；在大腦和肌肉中則較為受限；在毛囊和分泌乳汁的乳腺中是間斷性的。然而，當組織受損時，即使是通常處於靜止狀態的莖細胞可以被動員到行動中。類似地，炎症和感染反應也會壓倒體內的正常平衡。

幹細胞可以適應不同的生理和病理情況。每個小生境都是為適應組織的特殊需要而特別定制的，使其幹細胞能夠對細胞和細胞外輸入的異質網路作出反應。動態的小生境信號促進幹細胞行為的改變，例如從靜止到活躍的組織再生。在某種程度上，幹細胞自身的子代成為重要的利基成分：一些子代向其前輩發出信號，以促進組織生長，而另一些則向幹細胞發出信號，以恢復體內平衡。異種生態位成分包括細胞外基質、神經、血管、基質和脂肪組織。

免疫細胞——幹細胞的外援軍

幹細胞在維持組織完整性和應力驅動再生方面起到關鍵作用，而免疫細胞最近被發現成為幹細胞的關鍵組成部分和幹細胞行為的顯著效應物。實際上，組織配備了複雜的局部免疫監視系統，以監視它們的健康和完整性。常駐和再迴圈免疫細胞群包括先天免疫系統的細胞，如巨噬細胞和樹突狀細胞，以及適應性免疫T細胞。不同組織間駐留的免疫細胞的組成和功能各不相同。最大的免疫活性存在於皮膚、肺和腸的上皮組織中，這些組織不僅不斷活動，而且經常承受外部環境的物理、有害和致病性創傷。在這些攻擊過程中，幹細胞與駐地免疫哨兵的第一線進行通信，協調遇險指令的系統性傳播。免疫效應器迅速從循環系統進入，滲透到受壓組織中清除入侵病原體，幫助修復，恢復體內平衡。最近的研究結果支持了宿主免疫細胞在幹細胞內穩態調節中起到積極作用。特別是兩個組織駐留免疫細胞類型-巨噬細胞和調節性T細胞-已經成為幹細胞在正常生理條件下的強有力的調節因數。

此外，越來越多的證據表明幹細胞可以感知、選擇常駐免疫細胞並與之交流，從而説明組織內穩態。幹細胞是生命的種子細胞，可抗炎、調節免疫、修復組織損傷；免疫細胞是人體安全衛士，查殺病毒清除衰老細胞，保持免疫系統平衡。幹細胞與免疫細胞聯用實現年輕態，提升細胞數量與細胞多樣性，延緩衰老，預防重大疾病，從根源上修復細胞三大功效：防癌、抗衰、改善亞健康。

參考資料：

[1] Shruti Naik, Samantha B. Larsen, Christopher J. Cowley, and Elaine Fuchs. Two to Tango: Dialog between Immunity and Stem Cells in Health and Disease. Cell, 2018.

構建出人體跨組織免疫細胞圖譜，揭示出免疫細胞的組織特異性特徵(Science)

駐留在外周組織中的免疫細胞在健康和疾病中發揮著重要的作用，然而對人類免疫的研究大多集中在血源性細胞上。免疫細胞適應當地的微環境，獲得了獨特的特徵和功能專門化。駐留在外周組織中的免疫細胞在健康和疾病中發揮著重要的作用，然而對人類免疫的研究大多集中在血源性細胞上。免疫細胞適應當地的微環境，獲得了獨特的特徵和功能專門化。通過對整個人體的細胞進行系統評估，剖析這些分子適應性，有望改變人們在有機體水準上對免疫系統的理解。

為了全面評估免疫細胞的類型，來自英國韋爾科姆基金會桑格研究所和劍橋大學的研究人員在一項新的研究中從12位已故器官供者身上收集了供者匹配的組織。他們分離出免疫細胞，對T細胞受體和B細胞受體進行了單細胞RNA測序和配對VDJ測序，得到了約33萬個免疫細胞的高品質資料。為瞭解決細胞的身份問題，他們開發出CellTypist，這是一個使用隨機梯度下降學習構建出的基於邏輯回歸的框架。這種跨組織注釋使他們能夠審視骨髓細胞譜系和淋巴細胞譜系中共同的和組織特異性的表達模組和細胞狀態。相關研究結果發表在2022年5月13日的Science期刊上，論文標題為“Cross-tissue immune cell analysis reveals tissue-specific features in humans”。

這些作者通過管理和協調公共資料集來開發CellTypist，以組建一個全面的免疫細胞類型參考資料庫（https://www.celltypist.org）。他們然後將CellTypist應用於他們在多個組織和個體中產生的資料（https://www.tissueimmunecellatlas.org/）。他們總共檢測了101個免疫細胞群體，並對每個亞群進行了廣泛的跨組織比較。

雖然巨噬細胞表現出顯著的組織限制性特徵，但也檢測到一些趨同的特徵。例如，表達噬紅細胞作用（erythrophagocytosis）相關基因的巨噬細胞廣泛存在於脾臟、肝臟、骨髓和淋巴結。

人類免疫細胞的跨組織圖譜。圖片來自Science, 2022, doi:10.1126/science.abl5197。

在確定的免疫細胞亞群內也觀察到異質性，如遷移性樹突細胞的適應性。在適應性免疫細胞譜系中，這些作者鑒定出記憶免疫細胞群體的組織特異性分佈。漿細胞顯示出有限的組織分佈，而記憶B細胞的分佈更為廣泛。同樣，與中央記憶T細胞和效應記憶T細胞相比，組織駐留記憶T（TRM）細胞的分佈更為局限。值得注意的是，由VDJ測序可知，TRM細胞具有明顯的多樣性，包括αβ和γδ譜系。對克隆動態的評估顯示，TRM細胞的克隆擴增率最高，組織駐留免疫細胞群體和效應記憶免疫細胞群體之間的克隆共用最為頻繁。

綜上所述，這些作者提出了一個不同成人組織中的骨髓細胞譜系和淋巴細胞譜系的免疫細胞圖譜。他們開發出CellTypist用於自動免疫細胞注釋，並對不同的免疫細胞亞群進行了深入剖析，從100多萬個免疫細胞中識別出101種免疫細胞類型或狀態，包括以前未被重視的免疫細胞狀態。他們還發現了給定免疫細胞譜系在不同組織中的趨同表型，並描述了一些免疫細胞類型的組織適應特徵，包括巨噬細胞和組織駐留記憶T細胞。總之，這些作者擴展了人們對人類免疫作為一個綜合的、跨組織的網路的理解，而且他們為科學界提供了幾個關鍵的新資源。

參考資料：

10. Domínguez Conde et al. Cross-tissue immune cell analysis reveals tissue-specific features in humans. Science, 2022, doi:10.1126/science.abl5197.