我們身體大約由 200 多種細胞組成,它們都是由幹細胞所分化而來,幹細胞能夠形成不同種類型的細胞,而細胞療法也在近幾年越發蓬勃發展,而細胞分泌的小泡泡,也就是「外泌體」(exosomes)也掀起一波討論,小泡泡已被廣泛研究包括免疫功能調節、阿茲海默症的治療、抑制疤痕形成、細胞生長與活化,甚至還能讓肌膚重返青春!究竟外泌體是何方神聖?
什麼是外泌體?
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,。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。
外泌體是細胞所分泌約30-100nm之細胞外囊泡 (extracellular vesicles, EVs),主要藉由細胞間融合 (fusion)、包吞 (endocytosis) 及受體連接 (receptor) 等作用進行訊息傳遞,是細胞之間溝通的橋梁。
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。
不同的細胞所分泌的外泌體能在科學上達到不同的意義,例如癌細胞外泌體能成為癌指數檢測的指標,幹細胞外泌體能調控多項生理機制,在過去已有多個臨床 (前) 研究應用於不同適應症,並顯示出正向結果。外泌體包裹的訊息因子包含:小片段核酸 (DNA, mRNA, miRNA)、生長因子蛋白質(proteins),透過多種訊息傳遞因子,有廣泛的應用可能性。
外泌體的三大優勢
系統醫學研究所李華容副研究員研究團隊歷經7年的研究發現,利用特殊技術刺激間質幹細胞,可分離出具有修復細胞功能的「幹細胞外泌體」(stem cell-derived exosomes),並從中鑑定出促使腦神經再生與腦部功能恢復之活性物質。
減緩退化性神經疾病 可望治療阿茲海默症
腦損傷與神經退化疾病就目前科學所知是不可逆的症狀,而多數神經退化疾病與腦損傷會引起失智,失智症是有關記憶喪失以及嚴重程度足以干擾日常生活,阿滋海默症約占失智症病例的 60% 至 80%,是一種不正常的老化現象。
除了老化、不正常的生活習慣、高血壓、糖尿病、長期的壓力與心理疾病等,都是造成腦損傷或退化的可能因素,若對大腦受損的小鼠注射幹細胞外泌體,觀察到受損的神經細胞可以長出突觸,神經細胞的數量可以恢復至原本的六成。該研究顯示,幹細胞外泌體較間質幹細胞更具有促進組織再生的能力,又能避免細胞植入手術的風險與副作用,對再生醫療帶來新的突破。
此系列研究已分別於2019、2020年發表於國際再生醫學權威期刊《STEM CELLS Translational Medicine》。
外泌體與免疫調節
關於外泌體所攜帶的物質,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。在身體循環中調控著目標細胞的發炎及修復反應。《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。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。
外泌體在美容護膚的應用
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。
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!外泌體也能促進成纖維細胞的再生,可能有益於皮膚的彈性維持。
外泌體不是活細胞,是一種細胞釋放出的囊泡,外泌體內主要包含RNA、蛋白質、脂質、microRNA、DNA片段等多種物質。已有多項研究證明外泌體在腫瘤、免疫、幹細胞、心血管、神經細胞信號傳導、老化等多個領域過程中都發揮著重要作用。更重要的是,外泌體內帶有分泌細胞的多種蛋白、脂質、DNA等信息,能作為多種疾病的診斷標記,所以一直也是疾病診斷領域的研究熱點之一。未來更可望應用於治療退化性疾病、組織或器官損傷、細胞缺陷、神經退化性疾病、腦與脊髓創傷、中風、學習障礙、巴金森氏症、心肌梗塞、肌肉萎縮症等疾病。
參考資料:
(1)衛生福利部_神經再生新突破 更安全有效的新療法-幹細胞外泌體 https://www.mohw.gov.tw/cp-4630-54763-1.html
(2)Heho健康_神奇物質「外泌體」調節免疫、減緩神經性疾病、恢復肌膚彈性 https://heho.com.tw/archives/196608
(3)外泌體治療腦損傷報導 https://heho.com.tw/archives/196608
(4)外泌體療法——再生醫學的新視界 https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8100822/