外泌體在再生醫學中的應用：針對腦損傷與神經退化疾病

概述

目前，腦損傷和神經退化疾病被認為是不可逆的，經常導致失智症。在台灣，估計已有超過27萬人患有失智症，這在邁入高齡社會時將成為一個重大挑戰。引起腦損傷或退化的因素包括年齡、碰撞、不健康的生活習慣、高血壓、糖尿病、長期壓力和心理疾病等。

 

幹細胞治療

近年來，多項臨床研究顯示，幹細胞有望修復神經系統損傷。然而，因需手術植入幹細胞，這會帶來併發症和異位組織形成的風險。

 

外泌體研究突破

國家衛生研究院細胞與系統醫學研究所李華容副研究員的團隊經過七年的研究，開發出利用特殊技術刺激間質幹細胞，分離出具有修復細胞功能的「幹細胞外泌體」。這些外泌體中鑑定出促使腦神經再生及腦部功能恢復的活性物質。

 

在大腦受損的小鼠模型中，注射幹細胞外泌體後觀察到：

• 受損的神經細胞可以長出突觸
• 神經細胞數量恢復到原本的60%

 

這些研究顯示，幹細胞外泌體比間質幹細胞更具促進組織再生的能力，並且能避免手術植入帶來的風險和副作用。此研究已於2019年和2020年發表於國際權威期刊《STEM CELLS Translational Medicine》，並受到國際媒體的報導。

 

外泌體治療的優勢

幹細胞外泌體作為細胞溝通的工具，能根據不同環境攜帶不同的訊息。通過特殊技術刺激廣泛存在於骨髓和脂肪中的間質幹細胞，能分離出具修復功能的外泌體。

 

在腦損傷小鼠的實驗中，注射帶有「修復」能力的外泌體後：

• 一週內觀察到受損神經細胞長出突觸
• 一個月內受損區域的神經細胞數量恢復到原本的60%
• 動物的認知、學習和記憶功能均有所改善

 

進一步分析發現，誘導型間質幹細胞外泌體中含有如2',3'-Cyclic Nucleotide 3'-Phosphodiesterase等促進腦神經再生和功能恢復的活性物質，顯示幹細胞外泌體具有促進組織再生的能力。因無需手術植入幹細胞，可避免治療的風險和副作用，並可進行自動化製劑，有望成為再生醫療的新方向。維克森林再生醫學研究所所長Anthony Atala博士對此表示高度期許：「期待看到這項技術在治療腦損傷和神經退化疾病的成功發展」。

 

外泌體概述

外泌體是一種類型的細胞外囊泡，直徑通常在30-150納米之間。這些小囊泡由多種細胞釋放到細胞外環境中，並在細胞間進行重要的訊息傳遞。外泌體由磷脂雙層膜包圍，內部含有各種生物分子，如蛋白質、脂質、RNA和DNA。

 

外泌體的內容物

外泌體內部裝載了許多重要的生物分子，包括蛋白質、脂質、RNA和DNA。蛋白質包括細胞膜蛋白、胞內蛋白和信號傳導蛋白；脂質構成外泌體膜；RNA包括mRNA和miRNA，可以影響受體細胞的基因表達；某些外泌體內還含有DNA片段。

 

外泌體的功能

• 細胞間通訊：外泌體在細胞間傳遞訊息，調控受體細胞的功能和行為。
• 免疫調節：外泌體參與免疫反應，能調節免疫細胞的活動。
• 疾病進展：外泌體在癌症等疾病的進展中發揮重要作用，通過攜帶癌細胞相關的分子促進腫瘤生長和轉移。
• 再生醫學：外泌體在組織修復和再生中表現出巨大潛力，尤其是在神經再生和修復中。

 

外泌體在再生醫學中的應用

外泌體在再生醫學中的應用研究已取得顯著進展。外泌體的使用避免了幹細胞植入所需的手術風險，同時保留了幹細胞促進組織再生的能力。例如，在大腦受損的小鼠模型中，注射幹細胞外泌體可以促進受損神經細胞的再生和功能恢復。

 

研究顯示，幹細胞外泌體內的活性物質，如2',3'-Cyclic Nucleotide 3'-Phosphodiesterase，可以顯著促進腦神經再生，改善受損區域的神經功能。這種治療方法不僅降低了風險，還提高了治療效果，為再生醫療提供了新的方向。

 

參考資料來源：衛福部網站