再生医学材料的黄金搭档：外泌体与细胞外基质

作者：张馨予

　　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者蛋白非常丰富，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。