间充质干细胞(msc)是一个异类族群与自我更新和multilineage分化能力的细胞,存在于许多成人组织的间质分数( 1]。msc是扩大 在体外在选择坚持塑料表面( 2]。为了定义通用标准,国际社会对于细胞治疗组最小的标准定义msc和建议使用术语“间充质基质细胞”(维护缩写msc) plastic-adherent细胞之前定义的名称是“间充质干细胞”( 3, 4]。事实上,msc不断进化的定义,考虑到最近的理解在msc生物学( 5]。一些动物和人类研究提供了概念验证使用msc移植治疗相关疾病的组织变性( 6]。最初认为msc发挥他们在组织再生治疗效果主要是通过区分成专门的细胞能够增殖受伤的组织。越来越多的证据表明,接种细胞的比例实际上幸存在移植时,嫁接,区分,并提供功能支持组织再生是最小的 7]。此外,一些有利影响已观察到在管理因素由msc分泌( 8]。这些观察表明,msc的普遍机制发挥对组织再生的贡献主要是与他们的旁分泌活动( 9- - - - - - 13]。因此,检查参与组成分泌腺msc可以看作是一个了不起的工具对于再生医学,减少安全隐患,容易造成生产工艺流程和存储相比,细胞疗法( 14, 15]。事实上与proangiogenic msc分泌各种因素,消炎、抗凋亡和免疫调节特性( 7]。此外,分子由msc分泌细胞增长的包括调节器,复制、分化、和依从性 16]。几项研究目前集中在发现检查参与组成分泌腺msc的性质( 17, 18),由两种可溶性细胞因子等因素,趋化因子,生长因子,和其他蛋白质、脂质、核酸、细胞外囊泡内发布。检查参与组成分泌腺msc如何发挥其有利影响在组织再生尚未完全阐明 19]。由于msc的异构性质也检查参与组成分泌腺的作用机制msc可以多方面的 10]。旁分泌因子可以促进内源性干细胞/祖细胞归巢和激活,刺激细胞外基质重构,抑制细胞凋亡,限制炎症,减少纤维化,调解chemoattraction,支持血管生成( 7, 16]。更好的理解的分子和生化途径msc旁分泌效应器临床secretome-based治疗方法的翻译是至关重要的( 14]。

细胞外囊泡(EVs)小membrane-enclosed粒子来自多种细胞类型包括内皮细胞、树突,B和T细胞,胚胎和间充质基质细胞,神经元、少突胶质细胞、雪旺细胞、肠上皮细胞,血小板 20., 21]。电动汽车可以在体液,如血液,尿液,牛奶、唾液、羊膜、脑脊髓、滑膜和支气管灌洗液体,恶性积液( 22]。

“细胞外囊泡”的定义包括囊泡与不同起源、大小、膜组成,和内容如液、微泡,微粒,外皮层,oncosomes, prostasomes,凋亡的身体 20., 23]。区分不同的EV子组是困难的,由于最小的生理和形态差异,缺乏特定的标记,和相同的细胞源可能动态产生不同的类的电动汽车,以应对不同的条件( 21]。目前没有单一的方法可以准确表征和歧视不同的电动汽车类( 24, 25]。事实上,由于其体积小,电动汽车不能通过光学显微镜来解决,既不被传统的流式细胞术分析,但替代,更麻烦的方法(在鲁珀特最近审阅的et al。 26应该使用)。此外,差速离心,这被认为是黄金标准方法用于隔离EVs,允许进行浓缩,而不是净化的各种电动汽车的数量 24, 27- - - - - - 29日]。其他方法隔离可能会导致不同的收益率,使得不同的研究之间的直接比较困难( 20.]。

为了提供标准化的术语和标准程序隔离和表征不同的EV子组,细胞外囊泡的国际社会发表在2004年的意见书( 30.]。国际共识取得以下分类:根据生源论电动汽车可分为三个主要子类:(i)微泡,这都直接源自于质膜的脱落;(2)凋亡的身体产生激活凋亡通路;和(3)液分泌多泡体的反向出芽。有趣的是,不同的亚种群的存在液最近描述( 31日),但进一步的研究需要充分定义外来体子类。生物起源的详细描述、分泌和细胞间相互作用的电动车已经广泛地查阅其他地方( 32]。定义的不同类型的电动汽车也被他们近似直径大小:凋亡的身体(1 - 5 μ米),微泡(100 - 1000海里),和液(40 - 100海里) 33),但这种分类被认为是不准确执行精确测量(由于内在的困难 34]。进一步说明和历史的角度来看可以被定义为“外来体”是最近由埃德加( 35]。尽管如此,难以准确地分离和描述液和其他细胞外囊泡促使一些作者应用通用术语“细胞外囊泡”集体表示囊泡从生物样品或细胞培养上清液 34]。因此,在这项工作中,我们使用了符号“细胞外囊泡”(EVs)分泌小泡,尽管一些引用的文章专门指“液”或“微泡。”

最初,电动汽车被认为是细胞碎片没有重要的生物功能。事实上,越来越多的证据表明,EVs扮演一个关键的角色在细胞内信号,施加特定影响体内平衡维护、调制的免疫反应,炎症、癌症进展,血管生成,和凝固,在生理和病理条件下 21, 22, 33]。检测电动汽车在生物体液可以作为诊断、预后和治疗监测生物标志物( 36]。EVs脂质双分子层膜包括跨膜蛋白和包含可溶性蛋白质和核酸的细胞中提取出来的起源( 37]。电动汽车能够穿梭蛋白质、脂质、碳水化合物,信使rna,长非编码rna,小分子核糖核酸,线粒体DNA和染色体DNA进入靶细胞( 38, 39]。传输不同的生物分子,EVs调解不同信号之间的细胞和器官,促进宽容等外部压力刺激炎症、缺氧、氧化和剪切应力 40]。由于这个原因,越来越多的电动车在调查中作为小说调节器不同治疗目的,包括抗癌策略,疫苗接种,靶向药物输送,免疫调节和组织再生 22, 41, 42]。因此,几个可能EVs-mediated疗法已经提出申请(图 1)[ 14, 43- - - - - - 49]。

尽管一些监管和技术问题在实现高纯度和广泛特征EVs准备适用于人类需要解决( 37, 50),一些已开展临床试验。Ohno et al。 41)最近回顾了第一阶段的临床试验的结果EVs-based疗法。总的来说,没有与电动汽车相关政府严重急性事件( 24, 50]。这些初步试验产生巨大的临床试验正在进行的和未来的预期使用电动车孤立从msc为组织再生的目的 51]。

研究中使用msc是最普遍组织再生的细胞疗法正在测试,原因是(我)msc可以分离不同,交通便利,成人组织来源,包括骨髓( 83年和脂肪组织 84年];(2)培养 在体外;和(3)可以诱导为成骨,chondrogenic,脂肪形成的,内皮,心血管,神经源性,肝分化。的能力msc分泌多种生长因子,细胞因子、趋化因子可能参与组织修复和重建信誉卓著、20年前首次被描述( 85年]。尽管如此,阐明对msc的再生能力的因素仍然是最相关的但未解决的问题之一。因此,近年来,尝试识别MSCs-secreted介质有治疗潜力从生长因子和细胞因子转移到细胞外囊泡( 86年]。电动汽车的存在是证据确凿的从细胞外囊泡的描述,称为“液”,首次出版近30年前( 87年]。然而,最近的研究证明的能力MSC-secreted EVs提供预防急性肾损伤( 88年),肝纤维化( 89年),和心肌 90年]受伤发芽新的利息可能开发电动汽车作为治疗工具( 22]。电动汽车可能在局部组织修复中发挥作用影响祖细胞增殖,招聘、和分化;促进细胞外基质重构和血管生成;的细胞凋亡和免疫反应( 45, 91年]。

EVs发挥关键作用在干细胞可塑性和组织再生,可能导致细胞的旁分泌作用观察msc移植( 92年, 93年]。净化EVs释放培养的msc和交付受损组织可能代表一种新颖的“非细胞再生医学领域的治疗方法( 14, 51]。这种策略可以被认为是一种细胞治疗方法( 94年),尽管msc还必要作为电动汽车来源。msc是一个熟练的电动汽车,包括液,因此可以获得在临床相关程序符合良好生产过程规模标准( 95年]。也不灭的msc产生数量可观的液和微泡,使可能的稳定细胞系的产生一致的生产电动汽车( 96年]。此外,遗传操纵生产商细胞可能是为了增加产量或用于生成“量身定做”电动汽车( 79年, 97年]。EVs可以分离出细胞从每个病人,造成没有immunocompatibility和允许重复政府的问题。此外,EVs-mediated交付生物材料提高了安全性基于脂质体相比,当前的交货方法和基于病毒的车辆。良好,EVs相当不同储存条件下稳定( 98年),使它们更容易储存和交付与活细胞用于细胞疗法。

MSC-derived电动汽车的使用再生疗法需要生产和隔离的一个合适数量的临床级电动汽车从培养的msc ( 94年]。安全成功的组织再生的EVs-based疗法的临床应用,更好的理解EVs biodistribution在政府是必要的( 50]。大量的临床前研究的治疗潜力MSCs-derived EVs(最近看过的Akyurekli et al。 99年])已经完成。尽管如此,当前的知识biodistribution EVs的政府在动物模型是有限的。据我们所知,只有一个工作评估人类骨骨髓来源的biodistribution MSC在小鼠模型 58]。在当前的部分中,我们审查的方法EVs标签和biodistribution研究,包括那些由政府收集的电动汽车msc以外的细胞来源。

在活的有机体内跟踪研究已经指出,在系统交付,电动汽车是隐藏在几分钟内循环巨噬细胞在肝、脾、肺( 21]。因此,为了达到更长的半衰期的循环电动汽车可能需要修改EVs为了逃避巨噬细胞识别。另一方面,受体和配体暴露在外部的部分脂质双分子层膜的靶细胞识别和EVs吸收中起重要作用[ 114年),尽管选择特定的受体细胞的确切机制尚未完全阐明,( 118年]。因此,detargeting从巨噬细胞特定组织或针对电动汽车可能提高治疗效果,减少可能的脱靶效应。为了实现目标交付不同的策略来修改EVs自然取向已经发达(表 2)[ 119年- - - - - - 121年]。一些方法需要细胞来源的功能化来生成“量身定做”电动汽车(图 2)。例如,针对限制细胞的受体可以通过基因改造来实现EVs-producing细胞,为了表达特定的配体或肽外部分的跨膜蛋白,如lactadherin lysosome-associated膜protein-2b (LAMP-2b)和血小板源生长因子受体(PDGFR)(表 2)。使用这些方法EVs已经针对临床相关的目标,如EGFR-expressing肿瘤( 60),抗原呈递细胞( 68年),和大脑 70年]。有趣的是,融合的膜蛋白与特定的病毒蛋白可以直接EVs向特定的靶细胞。因此,Koppers-Lalic和合作者与修改建议生产电动车取向通过基因改造EVs-secreting细胞为了viral-derived信封蛋白过表达,利用病毒蛋白质特定的绑定到靶细胞受体( 78年]。尽管有效,它应该考虑这样的目标策略可能会影响电动汽车的功能,因此他们的治疗效果,或促进其聚合( 21]。

方法要求转基因EVs-secreting细胞的繁琐和耗时。此外,一些肽融合有效EVs跨膜蛋白不暴露或充分稳定的提供有效的目标识别 122年]。此外,在一些EVs-producing细胞,特别是主要细胞,可能很难达到令人满意的水平的转基因表达,使用这两种病毒和病毒转导的方法。为了避免遗传操纵,席尔瓦等人与氧化铁粒子加载EVs-secreting细胞生成EVs-containing磁性纳米颗粒适合磁定位( 75年]。另外,一系列的方法针对修改EVs分泌后,不需要操纵EVs-producing细胞,最近(图 2)。例如,可以通过与特异性肽与电动汽车表面聚乙二醇(PEG)的聚合物链( 77年]。由此产生的聚乙二醇EVs涂以理想的配体,允许特定的目标。PEGylation的优势减少电动车由单核吞噬系统识别。限制的临床翻译使用聚乙二醇EVs出于治疗目的所代表的是,大约25%的健康受试者anti-PEG中和抗体阳性,由于暴露在化妆品中包含的挂钩 123年]。最近的研究提供了证据,点击化学可以有效地用于修改EVs-producing细胞( 81年)或纯电动汽车 82年)为了产生“量身定做”囊泡。

完全建立这些报告可能操纵EV取向,培育未来的研究在学术界和制药行业,积极寻求一种有效的系统的开发和改进目标特异性临床翻译适合安全。

近年来,干细胞/细胞外基质间充质细胞囊泡,尤其是液,已经得到了越来越多的兴趣和他们潜在的使用再生疗法极大地扩大。解决技术和监管问题带来EVs-based疗法从基础研究到临床应用是一个持续的过程。尽管如此,的确切机制 在活的有机体内外部的管理并且电动车,biodistribution,药物动力学,目标交付的可能性还没有完全阐明。成像技术可以帮助填补这一空白的知识和进一步促进临床翻译EVs-based再生疗法。