2024年3月28日，知名学术期刊《Adv Healthc Mater》上，刊载了东南大学公共卫生学院王适之副教授团队，开发的一种“干细胞外泌体治疗骨关节炎的新方法——CAP-exoASO”的相关报道。

研究显示，CAP-exoASOs在治疗骨关节炎方面，可获得令人满意的疗效，具有巨大的开发潜力！这一研发成果的发表，瞬间引爆了关于干细胞外泌体的讨论。其实，除了骨关节炎外，外泌体在治疗椎间盘退变、肌腱撕裂、骨质疏松等其他骨与关节疾病方面，也“大展拳脚”，为饱受疼痛和疾病困扰的骨病患者，带来了新的希望与选择！

CAP-exoASO：骨关节炎患者的“新曙光”！

东南大学团队本次研究的新方法，通过使用转肽酶SortaseA，将小细胞外囊泡（exos）与软骨细胞亲和肽（CAP），随后构建并获得软骨细胞靶向药物递送exo（CAP-exoASO）。与传统不含CAP的外泌体（ExoASO）相比，CAP-exoASO在治疗骨关节方面，具有如下优势：

1、可减轻IL-1β诱导的软骨细胞损伤，通过降低MMP13（基质金属蛋白酶13）表达、上调COL2A1表达，从而导致软骨基质重组、减轻骨关节炎进展。

2、可通过抑制TNF、IL-17的信号通路，来减轻炎症。

3、可延长ASO-MMP13在关节内的保留时间，且关节内注射CAP-exoASO后，该药可直达病变部位，而不会分布在主要器官中。

综上，CAP-exoASOs基于靶向递送效应，成功地完成了软骨修复，在治疗骨关节炎方面，具有广阔的应用前景，未来可期！

何谓干细胞外泌体？它的作用与“前世今生”

干细胞来源的外泌体（SC-Exo）是干细胞分泌的一种纳米级（直径小于150nm）、球形的细胞外囊泡（EV）。携带脂质、蛋白质、碳水化合物、核酸等多种大分子，在细胞通讯中发挥着重要作用，可协调功能蛋白、代谢物和核酸向受体细胞的转移。

外泌体最初由沃尔夫博士，在半个世纪前于血浆中观察到，从那时起，研究表明所有检查的生物液体中都存在囊泡，并且体外培养的细胞系已表现出不同程度的囊泡释放。1987年，Rose Johnstone博士将其正式命名为“外泌体”。

外泌体不仅继承了与干细胞类似的治疗效果，比如免疫反应、组织修复等。同时，还具有自身独特的优势，一方面，其免疫原性较低，这使它们作为治疗载体更具吸引力；另一反面，其尺寸娇小同时具有膜成分，使它们能够穿越主要的生物屏障（如血脑屏障等）。故而，外泌体可被设计为治疗剂，用于治疗骨关节疾病、心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病等多种慢性疾病。

外泌体的来源和分类

外泌体存在于所有体液中，如血液、血浆、唾液、羊水、尿液等。按照分类方式不同，外泌体可分为如下类型：

-PART 1-按是否经过人工修饰分类

根据外泌体是否经过人工修饰，可将外泌体分为两类，即天然外泌体、工程外泌体。

-PART 2-按亲代细胞类型分类

几乎所有类型的人类细胞都可以产生外泌体，这些包括但不限于巨噬细胞、树突状细胞（DC）、干细胞、血小板等，其分类不同，具体作用也有所差异。

1、巨噬细胞衍生的外泌体：在治疗炎症性肠病、皮肤伤口、真菌及病毒感染等方面，具有一定的效果。

2、树突状细胞（DC）衍生的外泌体（Dex）：可通过其表面蛋白[如主要组织相容性复合物（MHC）]，与免疫细胞（如NK细胞、B细胞、T细胞）相互作用。

3、干细胞衍生的外泌体：其在美容抗衰、慢病防治（比如肌肉骨骼疾病、退行性疾病、神经系统疾病、免疫疾病）、改善亚健康等方面，具有广阔的应用潜力，也是目前临床应用较多的一款。

干细胞外泌体剑指多款骨关节疾病

-PART 1-治疗骨关节炎

骨关节炎是一种由年龄、炎症、外伤、劳损等多种因素引起的退行性关节疾病，病变不仅影响整个关节，还会累及骨、肌肉、滑膜、韧带和关节周围脂肪等，其典型表现为关节软骨损伤、关节边缘骨质增生、骨赘形成，严重影响患者的生活质量。本病多见于中老年及肥胖人群，而且随着人口老龄化、生活方式的改变以及中年人口的逐渐增加，骨关节炎的发病率正在急剧上升。

目前，临床主要通过局部外用药物、关节腔内注射药物（如糖皮质激素、玻璃酸钠等），来短期镇痛和抗炎。然而，关节软骨的退化是无法避免的，若逐渐恶化，可能需要进行关节融合或人工关节置换等外科手术。然而，这些手术可能存在创伤较大、术后活动受限、金属假体相关感染等副作用。

因而，迫切需要探索一种治疗骨关节炎的新方法，以预防其发作并减缓疾病进展，近年来，干细胞外泌体作为骨关节炎的潜在治疗方法，引起了广泛关注。临床主要应用间充质干细胞（MSC）衍生的外泌体，这些间充质干细胞可能来源于牙龈、牙髓、骨髓、滑膜、髌下脂肪垫等多种组织。研究发现，外泌体主要通过以下机制治疗骨关节炎：

1、间充质干细胞（MSC）衍生的外泌体，可通过OA中的lncRNA-KLF3-AS1/miR-206/GIT1轴，促进软骨细胞增殖、抑制软骨细胞凋亡。

2、MSC来源的外泌体，在体外抑制炎症因子、谷氨酰胺代谢活性相关蛋白、谷氨酰胺及GSH/GSSG比值，同时改善软骨细胞的功能、组织炎症以及运动能力，从而有助于缓解骨关节炎的进展。

3、来自软骨形成MSC的外泌体miR-92a-3p，可通过靶向Wnt5a，增强软骨形成、抑制软骨降解。

4、滑膜MSC衍生的外泌体miR-320c，可通过靶向ADAM19，来增强软骨形成。

5、牙龈MSC衍生的外泌体，被证明具有免疫抑制作用，可预防胶原诱导的关节炎。

图1 外泌体促进软骨修复的分子机制

-PART 2-肌肉和肌腱撕裂

肌肉和肌腱撕裂可能是由急性创伤（如骨折）或慢性过度使用（如运动损伤）等引起。肌肉拉伤和肌腱撕裂的愈合，包括炎症、增殖、重塑阶段等过程。研究显示，间充质干细胞（MSC）衍生的外泌体，有利于促进肌肉和肌腱撕裂的愈合，主要原因如下：

1、外泌体可改善C2C12成肌细胞的体外肌生成、HUVEC（人脐静脉内皮细胞）的血管生成，同时在心脏毒素诱导的肌肉损伤模型中，加速体内骨骼肌再生。

2、外泌体可预防肌肉萎缩、炎症和血管化，防止脂肪浸润，并改善生物力学特性；此外，外泌体（尤其是骨髓间充质干细胞衍生的外泌体）可增加重建后肩袖的断裂载荷和刚度，诱导肩袖端点周围的血管生成，并促进肌腱-骨界面的生长，从而改善慢性肩袖撕裂。

-PART 3-骨折

骨折愈合涉及合成代谢组织膨胀阶段、分解代谢组织重塑阶段，该阶段受干细胞、先天性和适应性免疫功能、稳定性等多种因素控制。研究显示，外泌体也有助于促进骨折的愈合，原因如下：

1、骨修复的进展需要多种细胞，如炎症阶段的炎症细胞、纤维血管阶段的内皮及间充质祖细胞、骨形成阶段的成骨细胞和软骨细胞、骨痂重塑阶段的破骨细胞。这些细胞大多可摄取外泌体，特别是成骨细胞和血管内皮细胞，从而有助于骨折的愈合。

2、外泌体吸收后，受体细胞的基因表达发生改变，从而激活各种信号通路，引起各种细胞和组织反应，最终利于骨折愈合。

-PART 4-椎间盘（IVD）退变

椎间盘（IVD）退变是导致腰痛的主要原因，其分子过程包括细胞外基质（ECM）变性、炎症、氧化应激、细胞凋亡、衰老、自噬减少等。研究显示，外泌体也有助于改善椎间盘退变、缓解由此而产生的腰痛，原因如下：

1、椎间盘内注射干细胞外泌体，有助于通过外泌体miR-21，抑制髓核细胞（NPC）凋亡，并减轻IVD变性。

2、外泌体可通过传递miR-302c，抑制NLRP3炎性体，从而减轻髓核细胞的焦亡。

3、MSC衍生的外泌体，还可抑制NPC中的氧化应激，最终有助于改善椎间盘退变。

-PART 5-骨质疏松症

骨质疏松症是一种代谢性骨病，其特征是骨密度低和骨结构弱化，从而增加骨折的风险，主要因破骨细胞的骨吸收，被成骨细胞的骨形成补偿不足所致。研究显示，外泌体也有助于改善骨质疏松症的原因如下：

1、外泌体可以拮抗缺氧/血清剥夺诱导的骨细胞凋亡，骨细胞介导的破骨细胞生成。

2、通过miR-1263/Mob1/Hippo途径，抑制骨髓间充质干细胞凋亡，从而预防废用性骨质疏松症。

3、通过miR-2110、miR-，改善骨密度，并逆转雌激素缺乏所致的骨质疏松症。

-PART 6-股骨头坏死

“股骨头坏死（ONFH）”又被称为“股骨头缺血性坏死”，可由创伤（如股骨头颈骨折）、非创伤因素（如长期使用肾上腺糖皮质激素）等因素所致，其中糖皮质激素（GC）是导致股骨头坏死的常见原因之一，其发病可能与股骨头血液供应受损、成骨活性减弱等有关。股骨头坏死临床以全髋关节置换术等手术治疗为主，症状较轻者也可给予低分子肝素等药物，改善症状。

近年研究发现，干细胞外泌体可通过PI3K/Akt途径，促进血管生成和骨生成，从而预防由糖皮质激素诱导的股骨头坏死。

国内外干细胞外泌体疗法的临床应用及研究

1、外泌体疗法治疗骨关节疾病的临床试验（截至2024年4月）

▲数据源自“ClinicalTrials.gov”，国际干细胞研究医学部整理

2、日本获批的干细胞外泌体项目

▲数据源自“e-再生医療”，国际干细胞研究医学部整理

小编寄语

随着再生医学的不断发展，除了干细胞本身外，干细胞的衍生品（比如干细胞外泌体、上清液等），也引起了广泛关注与讨论。研究显示，干细胞来源的外泌体在治疗骨科等多种疾病方面（如骨关节炎等），均表现出了巨大的潜力，更被视为是外科领域干细胞疗法的有效且多功能的替代品。

外泌体具有明显的优势，比如使用及储存更方便、价格更低廉等，但其治疗效力逊色于干细胞。未来如何扩大外泌体生产规模，并结合外泌体递送的多模式，以扩大干细胞衍生的外泌体，在疾病谱中的临床应用，将是各国研究的重点。总之，患者可根据自身病情、个体情况、经济状况等，咨询专业人员后，进行合理选择。