一文读懂 | 再生医美领域的黄金搭档：外泌体

随着人类的进步和发展，越来越多前沿科学研究正在走进人们的日常生活，不断为人们所知、不断为人们所用。近几年，一类纳米尺寸的细胞囊泡——外泌体（exosome）受到了科学家们的广泛关注。对其的研究发现表明，外泌体具有与细胞膜类似的膜结构，在细胞之间的交流中具有重要意义，并且可以调控组织微环境的炎症水平并且促进再生。

△ 外泌体的生物来源过程和结构

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外泌体的概念

上世纪80年代，外泌体首次被科学家发现，并且在很长时间内被认为是细胞的代谢产物。由于当时分析和研究的手段受限，外泌体的功能并不明晰。直到21世纪，科学家们才通过各种新技术，分离和提取出外泌体，并发现外泌体在细胞之间充当重要的沟通介质，进而影响细胞而至组织的生理活动。

△ 外泌体从核内体和质膜中萌发

细胞可以通过分泌细胞外囊泡与临近细胞或者远端细胞进行通信，而外泌体正是其中一类尺寸小于200纳米的细胞外囊泡。外泌体是在多泡核内体或多泡体中产生的，并在这些囊泡与质膜融合时分泌。外泌体由与细胞类似的磷脂双分子层组成，该双分子层含有跨膜蛋白和胞质蛋白和RNA；外泌体的内部包含一系列蛋白质（胞质、骨架和生长因子）和传递特定功能线索的miRNAs。因此，外泌体可以通过其表面的磷脂双分子层上蛋白靶向到受体细胞。外泌体一旦附着在靶细胞上，可通过受体-配体相互作用诱导信号转导，或通过内吞和/或吞噬作用内化，甚至与靶细胞的细胞膜融合，将其内容物传递到靶细胞的胞质中，从而改变受体细胞的生理状态。外泌体具有良好的生物相容性，不易在机体内引发免疫排斥反应。

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外泌体的提取

所有的细胞都可以分泌外泌体，机体的体液内和间质中均含有大量的外泌体。由于生物体内所含有的细胞或蛋白非常丰富，因此从体内提取外泌体是非常困难的，而且外泌体来源的细胞也无法确定。

近年来，来自干细胞的外泌体引起了科学家们的关注。干细胞具有特殊的分化潜能，因此在医用再生领域被广泛研究，并应用于不同的组织修复和再生中。而近期科学家们发现，干细胞在组织再生中，相较于其自身的分化潜能，可能更多是通过旁分泌作用调控了组织微环境以及其他细胞的行为。其分泌的外泌体，正是非常重要交流介质，起到干细胞与其他细胞之间的沟通交流。于是，科学家们在实验室培养大量的干细胞，进而提纯并收集外泌体，再研究其在组织修复以及疾病中的应用。

△ 实验室内培养大量的干细胞

现如今有两类广泛使用的用于提纯外泌体的方法：超速离心法和Thermo Fisher等公司生产的提纯试剂盒。

超速离心法，主要是通过将实验室培养干细胞所得到的培养基通过滤膜滤掉尺寸较大的细胞碎片及细胞外囊泡后，通过超速离心机在100,000g的离心力的作用下富集得到外泌体。

提纯试剂盒，主要是通过试剂包被外泌体，使其尺寸和重量增大，从而在10,000g的离心力即可得到外泌体。试剂盒的使用有导致外泌体污染的风险，在科研领域超速离心法更为常见。

△通过超速离心法获得外泌体

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外泌体的生物学特性

由于外泌体在再生医美领域显示出极大前景，这也迎来产业化合作的新浪潮，眼下外泌体似乎已经成为下一个生物医药的黄金赛道。科学家们普遍认为，外泌体具有其独特的生物学特征，可以反映来源细胞的表型。

△  外泌体促进皮肤修复

不同细胞分泌不同的外泌体，因此外泌体的应用是多种多样的。一方面，外泌体被认为是多种癌症的疾病诊断生物标志物。外泌体独特的miRNA谱图和疾病载体作用，使得其频繁出现在卵巢癌、胶质母细胞瘤、黑色素瘤、前列腺癌和结肠癌。另一方面，外泌体也可以作为细胞信号传导的有效媒介而广泛用于医学再生领域。例如，它们能够将RNA和蛋白质的信息从来源细胞转移到周围环境中的其他细胞。实验证明，来自小鼠胚胎干细胞的外泌体在体外促进了小鼠造血干细胞的存活和扩展，同时也上调了受体细胞中与多能性相关的转录因子。干细胞来源的外泌体与生物材料相结合，促进骨组织以及关节软骨的修复和再生。

在皮肤组织再生中，外泌体的应用尤其广泛。如脂肪源外泌体能通过减少IFN-α的分泌而发挥免疫抑制作用，从而抑制T细胞的激活。此外，外泌体含有免疫调节蛋白如TNF-α、巨噬细胞集落刺激因子（MCSF），从而通过良好的炎症调节保证了伤口愈合。而在皮肤愈合过程中，外泌体则能通过优化成纤维细胞特性加速皮肤伤口愈合。在一项研究中发现，外泌体上调199个miRNA，下调93个miRNA，促进真皮成纤维细胞增殖和分化，加速皮肤再生。

△ 外泌体促进皮肤细胞增殖

总而言之，干细胞来源的外泌体作用广泛。在皮肤再生中，外泌体可以通过调控炎症、促进皮肤修复等多方面提供作用；在疾病发展中，外泌体也参与多种病理通路。在未来，无论是组织再生、皮肤修复、还是疾病研究，外泌体都将在其中扮演重要角色。

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外泌体在皮肤抗衰老中的应用

2023年6月28日，韩国华城翰林大学医学院的科研人员Gyeong-Hun Park MD等在行业专业期刊Journal ofCosmetic Dermatology上发表了题为Efficacy of combined treatment with human adipose tissue stem cell-derived exosome-containing solution and microneedling for facial skin aging: A 12-week prospective, randomized, split-face study（干细胞衍生的外泌体溶液与微针联合治疗对面部皮肤老化的疗效：一项为期 12 周的前瞻性、随机、分面研究）的临床研究报告。

这是一项为期 12 周的前瞻性、随机、分面比较研究。28 个人接受了 3 次治疗，间隔 3 周，并在最后一次治疗后随访 6 周。在每次治疗过程中，外泌体和微针注射到面部的一侧，生理盐水和微针注射到另一侧作为对照。研究结果表明，使用 外泌体和微针的联合治疗对于治疗面部皮肤老化是有效且安全的。

图：(A) 一名 52 岁男性（GAIS 分数分别为 5 和 3）和 (B) 一名 60 岁女性（GAIS 分数分别为 5 和 3）的 HACS 和对照侧的基线和后续照片分别为 4)。HACS：含有人干细胞来源的外泌体的溶液；GAIS：全球审美改善量表。

图：改善皮肤皱纹，使用高分辨率、光学、三维、体内皮肤测量装置评估皮肤皱纹。(A) 一名 47 岁男性 HACS 和对照侧皮肤皱纹的三维图像。HACS 和控制侧的 (B) 平均粗糙度 (Ra)、(C) 粗糙度轮廓的最大高度 (Rt) 和 (D) 粗糙度的平均最大高度 (Rz) 的平均百分比变化。* 与基线相比，p < 0.05；† 两侧之间p < 0.05。误差线表示标准误差。HACS：人类脂肪组织干细胞衍生的含有外泌体的溶液。

图：改善皮肤弹性，基于仪器测量评估皮肤弹性和水合作用。每次治疗后就诊时，HACS 侧和对照侧 (A) 生物弹性和 (B) 皮肤水化的平均百分比变化。*与基线相比， p  < 0.05；† 两侧之间p < 0.05。误差线表示标准误差。HACS：人类脂肪组织干细胞衍生的含有外泌体的溶液。

图：改善皮肤色素沉着，使用皮肤诊断成像系统评估皮肤色素沉着。一名 48 岁女性的 HACS和对照侧在 (A) 正常光和 (B) 紫外线下的数码照片。(C) 每次治疗后访视时 HACS 和对照侧黑色素指数的平均百分比变化。* 与基线相比，p < 0.05；† 两侧之间p < 0.05。误差线表示标准误差。HACS：人类脂肪组织干细胞衍生的含有外泌体的溶液。

图：ASC-外泌体恢复了噁唑引起的片状分泌系统的缺陷。表皮的电子显微照片。插页显示片状体和/或加工后的片状体脂质的高倍率，如图所示。请注意，与车辆组和地塞米松组相比，ASC-外泌体处理组的SG-SC界面上的片状体更为丰富。KHG：角质颗粒，C：角质细胞，箭头：片状体，箭头头：脂质分泌点，*：脂质相分离（表示未完成处理）。比例尺100纳米。