胞外体，干细胞修复心脏的秘方

　　

生物通报道：科学家们发现，心脏干细胞的修复能力来自于它们分泌的一种小泡——胞外体，这种小泡携带着刺激心脏组织再生的指令。

此前，Cedars-Sinai心脏研究所的科学家们曾利用患者自身的心脏干细胞治疗心脏病发作，结果显示干细胞疗法成功减少了瘢痕的形成，促进了健康组织的再生。现在这一研究团队找到了这些干细胞中的有效成分，并将这一成果发表在五月六日的Stem Cell Reports杂志上。

胞外体（Exosome）是由膜包裹着的小泡，参与了细胞间的通讯。研究人员通过一系列体外实验和动物实验发现，心脏干细胞分泌的胞外体携带着重要的信息，可以减少细胞死亡，促进心肌细胞生长，帮助健康血管的形成。

“胞外体发现于上世纪八十年代中期，但我们直到最近才意识到胞外体在医疗领域的价值。我们发现，胞外体及其运载的物质在干细胞再生心脏的过程中至关重要。我们相信，这种‘活性成分’将取代干细胞成为更好的治疗方式，”文章的资深作者Cedars-Sinai心脏研究所的Eduardo Marbán博士说，他是心脏干细胞治疗的一位先驱。

“胞外体治疗的理念很吸引人，因为这种治疗不需要进行活细胞移植，”他说。“在移植之前，干细胞必须妥善保存以保持它们的活性和功能，而且细胞移植本身也存在着一些风险。而胞外体治疗更为简单安全，相应的治疗产品可以保存更长时间。”

在这项研究中，研究人员分离了人类心脏干细胞分泌的胞外体，并发现这些胞外体能够起到与干细胞相同的效果。在心脏病发作后的小鼠中，胞外体一样能减小瘢痕，增加健康的心脏组织，降低促炎症的化合物水平。人们一般认为心脏瘢痕完全形成以后就是“不可逆的”， 但研究人员发现，这时注射胞外体也能有所助益。

胞外体携带者microRNA，这些microRNA允许细胞进行交流，并可以改变细胞行为。研究显示，心脏干细胞的胞外体含有特别多的miR-146a，而miR-146a类似物可以起到一定的再生作用。

“胞外体本来就能渗入细胞，它还能保护其内容物不被降解，”Marbán说。“注射源自于心脏干细胞的胞外体，将有望替代活细胞移植法，这一点相当吸引人。”

2009年，Marbán及其团队首次用心脏病患者的心脏组织培育出心脏干细胞，并将它们重新注入患者体内。2012年，他们报告了这种治疗法的临床试验结果，数据显示干细胞治疗显著减少了心脏病发作引起的瘢痕。（相关报道：《柳叶刀》：心脏再生I期临床实验获成功）

此外他们还发表过一项动物研究，指出心脏干细胞的治疗作用是间接的。干细胞本身进入心脏后不久就会死亡，但它们能够引起持久的效果，刺激心脏组织快速生长，诱导心脏原有的干细胞成熟为功能性的心脏细胞。

而这项新研究揭示了上述现象背后的分子机制，干细胞分泌的胞外体才是促进心脏修复的主力军。

 

生物通编辑：叶予

生物通推荐原文摘要：

Exosomes as Critical Agents of Cardiac Regeneration Triggered by Cell Therapy

The CADUCEUS trial of cardiosphere-derived cells (CDCs) has shown that it may be possible to regenerate injured heart muscle previously thought to be permanently scarred. The mechanisms of benefit are known to be indirect, but the mediators have yet to be identified. Here we pinpoint exosomes secreted by human CDCs as critical agents of regeneration and cardioprotection. CDC exosomes inhibit apoptosis and promote proliferation of cardiomyocytes, while enhancing angiogenesis. Injection of exosomes into injured mouse hearts recapitulates the regenerative and functional effects produced by CDC transplantation, whereas inhibition of exosome production by CDCs blocks those benefits. CDC exosomes contain a distinctive complement of microRNAs, with particular enrichment of miR-146a. Selective administration of a miR-146a mimic reproduces some (but not all) of the benefits of CDC exosomes. The findings identify exosomes as key mediators of CDC-induced regeneration, while highlighting the potential utility of exosomes as cell-free therapeutic candidates.