组织工程涉及到生物材料、种子细胞和信号分子三方面的探究，以有效替代或重建受损组织的正常结构和功能。目前的组织工程策略中，干细胞作为种子细胞被认为是最合适的细胞来源。尽管具有巨大的潜力，但在组织损伤部位直接应用干细胞也存在一些缺陷如与细胞扩增相关的固有异质性和变异、宿主免疫排斥的风险性、与宿主细胞的低整合率等。越来越多的证据表明，移植干细胞依赖其旁分泌信号而不是细胞分化效应参与组织修复，这帮助研究人员拓宽了思路。细胞外囊泡（EVs），作为通过旁分泌机制进行细胞间交流的重要成分，在组织工程（TE）领域获得了极大的关注。近日，同济大学陈昶教授团队在Advanced Healthcare Materials杂志上发表题为“Extracellular Vesicles in Tissue Engineering: Biology and Engineered Strategy”的综述(2022 Sep 2:e2201384)，描述了EVs所含的不同生物活性成分可以通过直接或间接的途径促进组织修复，并揭示部分潜在的分子机制。此外，还展示了生物材料作为合适的EVs载体不同的设计思路，以帮助其在空间和时间维度上发挥更好的功能。最后，该综述解释了“工程化EVs”的概念，以定制EVs功能，推动其临床转化。
EVs是一组纳米尺寸的脂质双层封闭的球形颗粒，通过传递内容生物分子，包括miRNA、蛋白质和脂质等在细胞间通信中发挥关键作用。EVs促进组织再生的潜力主要归功于对靶细胞的直接影响，以及带来的关于调节免疫微环境及促进组织血运重建的间接影响。
图 1. a) 细胞外囊泡的生成过程及与受体细胞相互作用的方式。b）单个囊泡及其结构的放大图
图2. EVs-miRNA在组织再生中的应用。一方面，功能性 miRNA 对靶细胞产生直接影响（如右侧所示）。另一方面，还可以通过间接作用促进组织再生，例如强化微环境调节（左侧表示）在这篇综述中，作者强调了生物材料作为EVs在组织工程中的重要作用。除了提供机械支撑作用，一些材料本身具有很强的功能，为组织再生提供物理和化学线索。此外，与细胞外囊泡结合后，一个支持囊泡控释的三微空间对于帮助EVs充分发挥其治疗作用有很大的帮助。文章总结了将EVs与生物材料结合的不同方式，包括物理吸附、生物活性黏附涂层的引入、共价结合、非共价结合、环境刺激响应性释放。
图3. EVs与生物材料之间的不同整合策略尽管EVs在组织工程中的重要作用不断被证明，但为了充分发挥其潜力，还有很多问题待解决。从治疗效果的角度来看，天然EVs存在一些缺点，如内容物特异性不足和较低的加载和传输效率。当EVs被应用于体内时，也会遇到生物分布不明确、功能组织靶向性差等阻碍。此外，EVs制备的可扩展性和纯度仍然不能得到保证。因此，作者将目光投向EVs的工程化策略以巩固其自身固有特性并促进临床转化。文章中，作者从四个方面进行总结：1）亲本细胞的基因改造；2）外部环境刺激；3）EVs的分离纯化策略及4）EVs培养条件的控制。
综上，作为一种创新的的无细胞疗法，EVs在组织工程中具有很大的价值，但仍然在生产制备和传递方面存在一些问题亟待解决。随着相关研究的不断发展，EVs 在组织再生中将具有更高的针对性和组织特异性，并减少副作用。同时，应进行临床研究以验证EVs的安全性和有效性以尽快满足临床需求。作者认为在未来针对临床应用级别细胞外囊泡的制备生产标准会被建立。参考文献：Extracellular Vesicles in Tissue Engineering: Biology and Engineered Strategy, Adv Healthc Mater. 2022 Sep 2;e2201384. doi: 10.1002/adhm.202201384.
外泌体资讯网 Adv Healthc Mater | 同济大学陈昶教授团队：组织工程中的细胞外囊泡---生物学和工程化策略
