干细胞具有自我更新、复制和多向分化的潜能,而祖细胞是未分化的、多能的或特化的干细胞。干细胞/祖细胞分泌多种因子,如细胞因子、外泌体、非编码RNA和蛋白质,在再生医学中有着广泛的应用。然而,基于干细胞及其分泌外泌体的治疗存在局限性,如来源材料不足,分化成熟,移植成功率低,迫切需要解决这些问题的方法。超声作为一项新兴技术,正受到越来越多的关注。低强度脉冲超声(Low-intensity pulsed ultrasound,LIPUS)具有机械效应、热效应和空化效应,其产生振动刺激,可引起器官、组织和细胞的一系列生化变化,如外泌体、细胞因子等信号的释放。这些变化可以改变细胞微环境,影响细胞分化和增殖等生物行为。
近期,福建医科大学附属第二医院超声科吕国荣、林树教授团队在期刊Frontiers in Endocrinology(中科院二区,影响因子5.2)发表题为“Latest progress in low-intensity pulsed ultrasound for studying exosomes derived from stem/progenitor cells”的综述文章(2023 Nov 28;14),全面介绍了低强度脉冲超声用于干/祖细胞源外泌体研究的最新进展及相关机制,该文第一作者为博士研究生何怡坊。
近年来,研究发现LIPUS对干细胞/祖细胞具有重要作用,成为增强干细胞及外泌体治疗的重要工具。该综述讨论了LIPUS对干细胞/祖细胞、外泌体和非编码RNA的生物学功能的影响,涉及相关途径的改变,各种新兴应用和未来前景。回顾了LIPUS在干细胞/祖细胞和外泌体中的作用和机制,旨在更深入地了解LIPUS并促进该领域的研究和发展。
研究表明,LIPUS可以通过机械刺激影响干细胞/祖细胞的分化、迁移和增殖等功能, 此外其对外泌体及MiRNAs的影响也得到了证实。LIPUS对干细胞/祖细胞源性的外泌体的相关文献有限,作者们对其进行了更深入的讨论,提供了LIPUS对外泌体的影响的详细解释,突出了它们在细胞间的沟通作用,组织修复,疾病治疗,以及目前的研究进步和未来展望。
LIPUS刺激调节信号和各种细胞过程,从而影响外泌体的合成和释放以及生物活性分子的组成、数量和载货。这增强了外泌体在细胞间通讯和疾病治疗中的作用。然而,由于该领域的研究仍处于早期阶段,需要进一步验证其机制并全面了解其作用。虽然现有的研究表明LIPUS在外泌体生产中具有治疗潜力,但需要更多的研究来充分阐明其详细机制和临床应用。通过全面了解这些信号通路及其相互作用,研究人员可以确定治疗干预的关键靶点,并制定更有效的治疗各种疾病的策略。
从基础研究到临床应用的转化,作者提倡未来增加动物实验的数量,从小动物模型到大动物模型再到临床试验。在大多数涉及干细胞及其细胞外囊泡用于治疗目的的动物实验中,通常采用尾静脉注射或侵入性局部注射。然而,作者提倡超声引导下的非侵入性局部注射,它提供更高的准确性,安全性和减少创伤。此外,不同的LIPUS参数对干细胞/祖细胞和外泌体有不同的影响;因此,必须确定适当的治疗参数。希望能建立规范的参数报告体系,促进更深入的探索。为了解决干细胞移植领域移植成功率低的瓶颈,必须努力开发一种方便、廉价的方法。在未来,希望有更多的研究结果支持LIPUS联合干细胞/祖细胞和外泌体的积极治疗效果,以及该方法在临床中的推广。LIPUS有望成为提高干细胞/祖细胞和外泌体治疗效果的重要辅助工具。
外泌体资讯网 <综述>Front. Endocrinol |福建医科大学二附院吕国荣/林树:低强度脉冲超声用于干/祖细胞源外泌体研究的最新进展