皮肤损伤是日常生活中最常见的病症之一，其带来的经济负担与肥胖的治疗相当，特别是针对糖尿病等因素导致的慢性创面，临床上迫切需要一种经济高效的治疗策略开展治疗。得益于成熟干细胞具有分化成多种类型细胞的能力和自我更新能力，干细胞治疗在组织工程和再生医学领域显现出广泛的治疗潜力，特别是脂肪干细胞（ADMSC）还具备来源丰富、产量高、寿命长、无伦理问题、潜在的缓解疼痛能力等独特优势。然而免疫排斥、输注毒性等潜在风险限制了临床转化。近日，来自温州大学生命科学研究院孙达课题组在Journal of Materials Chemistry B杂志上发表题为“Advances in microRNA from adipose-derived mesenchymal stem cells-derived exosome: focusing on wound healing”的综述（2022.10.25），聚焦脂肪干细胞（ADMSC）衍生的Exo-miRNA在创面修复中发挥的功能及其作用机制进行了研究。温州大学药学专业在读研究生马嘉辉，雷鹏宇以及四川省人民医院的雍玲为本文的共同一作，孙达副研究员、章惺惺副主任医师和金立波博士为共同通讯作者，通讯单位为温州大学，温州医科大学附属第一医院内分泌科，和温州市科协下属的温州市鲲泷公司博士创新站，合作单位包括国科温研院，四川省人民医院，重庆大学生物工程学院。
近期的研究证明ADMSC通过其衍生的分泌组特别是当中的外泌体（Exo）实现调节作用。Exo中的miRNA（Exo-miRNA）在这种调节中发挥关键影响，通过翻译抑制、mRNA阻滞和一般松弛参与蛋白合成，对细胞增殖、分化、凋亡、自噬、线粒体功能、免疫应答等生命活动起重要的作用。ADMSC-Exo-miRNA通过与创面愈合相关基因之间的相互关系和对信号通路的调控参与到皮肤创伤修复过程当中。
在这项综述里，研究人员重点关注ADMSC-Exo-miRNA在创面愈合中发挥的调控作用。这篇综述首先简述了Exo-miRNA的特征及其生物学功能、Exo-miRNA的检测与表征、外泌体的提取和制备以及外泌体的给药途径选择。然后研究人员对Exo-miRNA在创面愈合过程的几个关键阶段中发挥的调节作用进行了详细的综述，涵盖了在抑制炎症、促进增殖、加速血管生成和抑制瘢痕形成四个方面中的作用及其机制。此后，文章综述了在两个或以上阶段中均能发挥作用的Exo-miRNA及其作用机制。最后，研究人员讨论了ADMSC-Exo-miRNA在未来应用中面临的挑战以及潜在的解决策略，特别是给药方式上的选择进行了详细的展望，这将为未来ADMSC-Exo-miRNA在创面愈合治疗中的有效临床转化提供理论依据。Exo是细胞外囊泡的重要组成部分，直径为30-200nm，携带蛋白质、miRNA、lncRNA等物质，是干细胞功能的主要贡献者，同时可以将细胞疗法存在的血管阻塞、免疫排斥、恶性转化的风险降到最低。miRNA是一组平均19-24个核苷酸组成的小非编码单链RNA，可通过Exo分泌到细胞外液中，调节转录后基因表达。每个功能性miRNA可与多达200个mRNA相互作用，这种作用可导致翻译抑制、mRNA阻滞和一般松弛，从而参与组织修复的调节。皮肤中有多种miRNA大量表达，例如miR-21，miR-125b等。累积的研究表明，许多miRNAs在创面愈合过程中的表达失调，因此了解miRNA的具体分子机制，将为未来的研究和临床转化提供更坚实的基础。miRNA的检测是其实际应用的必要条件。Northern Blotting、微阵列分析、RT-PCR、纳米颗粒衍生探针、等温扩增、电化学等方法均已用于miRNA的检测，近年来逐渐兴起的还有基于纳米材料(如金纳米粒子、银纳米望远镜、磁性粒子、量子点、氧化石墨烯等)的信号放大技术，具备体积小、成本低、检出限低、细胞毒性低等优势，此外还有高通量测序以及paper-based的miRNA传感器、光电电化学生物传感平台、核酸酶辅助信号放大和DNA模板银纳米簇富含鸟嘌呤的DNA增强荧光等检测技术，然而成本是一个需要考虑的重点。另一方面，通过RT-PCR和Western blot技术可以识别miRNA的靶基因，检测转染或敲除miRNA后细胞内mRNA和蛋白水平的变化，进而确定miRNA与靶基因的对应关系。miRanda、mirSVR、PicTar、TargetScan、TargetScanS、RNA22、PITA、RNAhybird和Diana-Microt也被用来预测miRNA靶点。Exo的提取和制备是其应用于临床创面治疗的基础。Exo的分离方法包括:(1)微分离心+超离心(UC);(2)沉淀方法;(3).采用抗epcam(上皮细胞粘附分子)包被磁珠免疫亲和力下拉;(4)密度梯度分离;(5)切向流过滤序贯离心超滤;(6)使用ExoQuick-TC;(7)交流电动微阵列芯片装置快速分离Exo;(8)使用市售的尺寸排除层析柱(SEC)快速纯化囊泡。如今UC虽为Exo分离的金标准，但其存在蛋白质聚集物的共纯化、形态变化(如团聚、膜破裂)以及处理时间繁琐的缺点。相比之下，沉淀法生成的PRE Exos样品的平均浓度约为超速离心的2.5倍,密度梯度分离法和免疫亲和捕获法则分别为2-3倍和3-5倍，切向流过滤达到7倍，ExoQuick更是达到150倍。交流电动微阵列芯片装置能大大减少加工步骤和所需时间。SEC则主要致力于contingents和corecipients。Exos的给药途径选择能够极好地改善其生物活性。目前Exos可通过静脉注射或直接注射到伤口靶部位发挥作用，但有快速清除的局限性，对慢性伤口极为不利。近年来，Exo与壳聚糖、藻酸盐、ph响应肽和水凝胶等生物材料的结合已成为研究的热点。它们通常具有可调节的物理特性，具有良好的延展性和天然细胞外基质的其他特性，从而提高了释放的持久性和稳定性，释放缓慢，并具有良好的生物相容性，为临床转化提供更多递送策略。ADMSC与骨髓间充质干细胞相比具有多项优势。ADMSC具有更好的分化、迁移、增殖和自分泌活性，以及优异的旁分泌潜能，这使得ADMSC-Exo-miRNA成为皮肤创面修复和治疗领域的热点。
与此同时，该项工作对ADMSC-Exo-miRNA在创面愈合中的功能进行了归纳：1）ADMSC-Exo-miRNA能够调节炎症和免疫反应。4）ADMSC-Exo-miRNA可以减少瘢痕形成。5）ADMSC-Exo-miRNA可以影响创面愈合过程的多个阶段。
示意图：ADMSC-Exo-miRNA面临的挑战和潜在的改善策略综上，ADMSC-Exo-miRNA的治疗策略在临床上对创面愈合和再生具有很大的潜力。它们能够调节免疫反应和伤口炎症，刺激成纤维细胞和角质形成细胞的增殖，减少细胞凋亡，促进血管生成。同时，它通过减少纤维化、胶原沉积和成纤维细胞向肌成纤维细胞的转分化来防止瘢痕增生，特别是在慢性伤口(如糖尿病伤口)中。ADMSC-Exo-miRNA的特性使它们成为开发伤口愈合无细胞疗法的极好工具，同时为促进糖尿病患者伤口愈合和无瘢痕皮肤修复提供了新思路。ADMSC-Exo-miRNAs在伤口修复中的应用带来了良好的预期，它参与了各种生物过程，以及医学治疗的新靶点，促进了“无细胞治疗”的发展。干细胞培养物的预处理或工程编辑能够顺利调节miRNAs的功能。治疗效果和安全性标准的制定将促进ADMSC-Exo-miRNA作为伤口愈合的治疗策略的实施。该项工作得到国家自然科学基金项目(51901160)，浙江省自然科学基金项目(LGD22H070001)和温州市科技局项目(Y20190123, Y2020236)的支持。Advances in microRNA from adipose-derived mesenchymal stem cells-derived exosome: focusing on wound healing. Journal of Materials Chemistry B. 2022, 10.25外泌体资讯网 【综述】J. Mater. Chem. B丨温州大学生命科学研究院孙达团队：脂肪间充质干细胞衍生外泌体研究进展：聚焦于创面修复
