幹細胞: '親'細胞。 SC-EXOは、さまざまな幹細胞タイプによって生成され、間葉系幹細胞由来のエキソソーム(MSC-Exos)が最も広く研究されています(アクセシビリティ、低免疫原性、堅牢な分泌のため)。
エキソソーム:微小胞やアポトーシス体などの大きな小胞とは異なる細胞外小胞(EV)のサブセット。エキソソームは、特定のプロセスを通じて形成されます。
幹細胞のエンドソーム(膜結合コンパートメント)が陥入して腔内小胞(ILV)を形成します。
エンドソームは、多胞体(MVB)に成熟します。
MVBは、幹細胞の原形質膜と融合し、ILVを細胞外空間に放出します。これらの放出された小胞はエキソソームです。
SCエコソスの生物学的活動は、親幹細胞によってパッケージ化された生物活性分子からの貨物に由来します。この貨物はランダムではありません。それは幹細胞の特性を反映しており、幹細胞の微小環境(例えば、低酸素症、炎症)によって調節することができます。主な貨物の種類には次のものがあります。
| カテゴリ | 例 | 関数 |
| タンパク質 | サイトカイン(例:TGF-β、IL-6)、成長因子(例、VEGF、HGF)、酵素 | 細胞増殖、抗炎症、組織修復を調節します。 |
| 核酸 | マイクロRNA(miRNA)、mRNA、長い非コーディングRNA(lncrNA) | 標的細胞の遺伝子発現を調節します(例えば、炎症誘発性遺伝子を阻害します)。 |
| 脂質 | リン脂質、コレステロール、スフィンゴ脂質 | 小胞構造を維持します。いくつかの脂質(例えば、スフィンゴシン-1-リン酸)シグナル細胞の生存。 |
| 他の分子 | 代謝物、接着分子(例えば、CD44) | 特定の細胞/組織への小胞ターゲティングをサポートします。 |
ターゲティング:SC-EXOSは、標的細胞の受容体( 'Lock-and-Key 'メカニズムなど)のような表面分子(タンパク質、糖など)を介して標的細胞に結合します。たとえば、MSC-Exosは、しばしば接着分子を介して炎症を起こした細胞を標的とします。
貨物配達:拘束後、SC-EXOSは3つの主な方法で貨物をターゲットセルに移します。
エキソソームの脂質二重層と標的細胞の膜(貨物の直接放出)の融合。
エンドサイトーシス(ターゲット細胞 '嚥下'エキソソーム。これが内部で貨物を放出します)。
表面タンパク質相互作用(エキソソームタンパク質は、内在化がなくても、シグナル伝達をトリガーするために細胞受容体を標的に結合します)。
機能的調節:供給された貨物(例えば、miRNA、成長因子)は、標的細胞の活動を修正します。たとえば、炎症の抑制、細胞生存の促進、または刺激組織の再生。
低免疫原性:幹細胞全体とは異なり、SCエキソは主要な組織適合性複合体(MHC)分子(免疫拒絶を引き起こす)を欠いています。これは、異なる患者で 'shelf 'を使用できることを意味します。
腫瘍リスクはありません:幹細胞(特に多能性のもの)は、適切に区別できない場合、腫瘍(催奇形腫)を形成するリスクがわずかです。 SC-Exosは、非栄養素の小胞として、このリスクを排除します。
より良い安定性と送達:SC-EXOは、幹細胞よりも過酷な条件(pH変化、酵素)に対してより耐性があります。また、特定の組織(たとえば、表面タンパク質を修飾することにより)を標的とし、複数のルート(静脈内、局所注射、吸入)を介して送達するように設計することもできます。
倫理的な懸念はありません:成体幹細胞(例えば、骨髄からのMSC)に由来するSCエキソスの場合、胚性幹細胞に関連する倫理的議論はありません。
組織修復:MSC-EXOSは、次のような損傷した組織の再生を促進します。
皮膚:線維芽細胞の増殖とコラーゲン産生を刺激することにより、創傷治癒を促進します。
筋肉/骨:成長因子を送達することにより、筋肉萎縮または骨骨折からの回復を強化します(例えば、BMP-2)。
神経学:ニューロンを保護し、脳卒中、脊髄損傷、またはアルツハイマー病などの状態で軸索の成長を促進します(抗炎症性miRNAおよび神経栄養因子を介して)。
炎症誘発性細胞(Tヘルパー17細胞)を阻害し、抗炎症細胞(例えば、調節T細胞)を促進することにより、自己免疫疾患(例えば、関節リウマチ、ループスなど)の過度の免疫応答を抑制します。
敗血症や急性呼吸dis迫症候群(ARDS)などの急性状態での炎症を軽減します。実際の研究では、MSC-Exosがサイトカインレベルを下げることができることを示しています( 'Cytokine Storm ')。
がん治療:Engineered SC-Exosは、化学療法薬またはsiRNAを標的癌細胞に供給することができます(従来の化学療法の副作用の減少)。
心臓病:心筋細胞(心筋細胞)を死から保護し、血管形成を促進することにより、心筋梗塞(心臓発作)後の心臓機能を改善します。
標準化:sc-exosを分離、精製、および定量化する方法は、ラボ間で異なります。純度(例えば、他のEVの除去)または効力(貨物濃度など)については、普遍的な標準は存在しません。
大規模生産:臨床使用に十分なSCエキソを生成するのに費用がかかります。研究者は、より多くのエキソソームを分泌するために、幹細胞培養(バイオリアクターなど)またはエンジニアの幹細胞を拡大する方法を模索しています。
組織の標的化:SC-EXOSの特異性を改善して、表面工学(ターゲティングペプチドの付着)または刺激応答性放出(腫瘍のpHまたは酵素への応答)を介して、病気の組織のみに到達します(標的ペプチドの付着)。
長期的な安全性:潜在的な長期的な影響(例えば、臓器の蓄積、意図しない免疫調節)を評価するには、より多くの研究が必要です。