基于外泌體的診斷和治療口腔和頜面部疾病的工程策略（三）

二、外泌體的工程策略

盡管天然外泌體已廣泛用于治療口腔和頜面疾病，但其缺點(diǎn)仍然顯而易見，包括低產(chǎn)、高雜質(zhì)、易于去除和缺乏靶向，導(dǎo)致天然外泌體的治療效果有限。近年來，人們發(fā)現(xiàn)，使用外泌體精確治療口腔和頜面疾病有望通過工程手段實(shí)現(xiàn)。工程外泌體的制備方法包括母細(xì)胞的預(yù)處理、外泌體的直接處理以及與外泌體結(jié)合的生物材料等，這些方法可以使外泌體相關(guān)功能具有明顯的相關(guān)性。

1、母細(xì)胞的預(yù)處理

母體細(xì)胞的常見預(yù)處理方法包括通過透通病毒或質(zhì)粒轉(zhuǎn)染母體以獲得攜帶特異基因的外泌體，炎癥因素的預(yù)處理和環(huán)境條件的預(yù)處理。發(fā)現(xiàn)滑膜間充質(zhì)干細(xì)胞（SMSC）只能促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，但不能促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞血管生成。通過慢病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)上調(diào)SMSCs產(chǎn)生的外泌體miR-126-3p的表達(dá)水平，可以促進(jìn)膠原蛋白的產(chǎn)生和血管生成，從而治療長期的糖尿病傷口。類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）中促炎M1和抗炎M2巨噬細(xì)胞活性之間的不平衡誘發(fā)滑膜炎癥和自身免疫?？蒲腥藛T將質(zhì)粒DNA封裝在M2型巨噬細(xì)胞中提取的外泌體中編碼抗炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-10（IL-10 pDNA）和化療藥物β-美松磷酸鈉（BSP），并發(fā)現(xiàn)M2 Exo/pDNA/BSP共轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)促進(jìn)M2巨噬細(xì)胞極性，這可以在RA治療中用作有前途的生物相容性藥物載體和抗炎劑。褪黑激素（MT）預(yù)處理的MSCs衍生的外泌體，MT-Exo可以通過抑制炎癥反應(yīng)來促進(jìn)糖尿病傷口愈合，并通過激活PTEN/AKT信號通路來增加M2極化與M1極化率。事實(shí)證明，MT預(yù)處理是治療糖尿病傷口愈合的有前途的方法。阿圖伐他汀（ATV），一種HMG-CoA還原酶抑制劑，用于在臨床上降低血脂。用ATV預(yù)處理的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）的外泌體（ATV-Exo）通過增強(qiáng)血管生成加速糖尿病傷口愈合。有專家發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過3,3?-二吲啶甲烷處理的人類臍帶衍生的間充質(zhì)干細(xì)胞（HUCMSCs）可以通過增加外泌體Wnt11的自分泌信號來加速深層二級燒傷傷口的愈合，以促進(jìn)HUCMSCs的增殖。在誘導(dǎo)缺氧后，脂肪干細(xì)胞的存活和增殖會增強(qiáng)，它們產(chǎn)生的外泌體可以通過PI3K/Akt途徑激活促進(jìn)糖尿病傷口的高質(zhì)量愈合。

2、直接修飾外泌體

與親本細(xì)胞的預(yù)處理相比，外泌體修飾具有更直接和更有益的效果。外泌體加載方法包括共孵化、超聲波和電穿孔。共孵育是直接修飾外泌體的常用方法。單核細(xì)胞衍生的髓細(xì)胞在炎癥相關(guān)自身免疫/炎癥疾病和癌癥中起著至關(guān)重要的作用，EL-4（老鼠淋巴瘤細(xì)胞）衍生的外泌體與姜黃素共培養(yǎng)使用，這反過來又增強(qiáng)了外泌體對炎癥的治療作用。早期研究報(bào)告稱，外源性貨物可以通過超聲波裝載到外泌體。超聲波處理可以保持外構(gòu)體的穩(wěn)定性，并可能比共同孵化更好地促進(jìn)貨物裝載。由于缺乏抗菌效果，外泌體很少用于治療感染的傷口。一項(xiàng)研究通過超聲波處理外泌體攜帶銀納米顆粒（AgNPs），賦予了來自人類臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（HUCMSC）的外泌體抗菌活性。不對稱的濕敷料由外泌體和銀納米顆粒復(fù)合物組成，TS-SF/SA/Ag-Exo敷料具有多功能特性，包括廣譜抗菌活性、促進(jìn)傷口愈合、保留水分和維持電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)。電孔是另一種用于裝載高貨物裝載率的外泌體的常見方法。與此同時，電穿孔增加了外泌體中加載的RNA和小親水分子的數(shù)量，從而減少了傷口微環(huán)境中的RNA降解?？蒲腥藛T將Cas9核糖核糖核酸蛋白（RNP）加載到通過電孔從肝星狀細(xì)胞中分離的純化外泌體中，并發(fā)現(xiàn)這促進(jìn)了RNP的有效細(xì)胞質(zhì)傳遞，同時允許RNP在體內(nèi)肝組織中特別積累，這反過來又促進(jìn)了肝病的組織特異性基因治療。

3、生物材料加載外泌體

研究報(bào)告稱，通過使用各種類型的生物材料示例（例如水凝膠支架或敷料）來提供結(jié)構(gòu)支持和輸送外泌體，已經(jīng)取得了令人滿意的治療效果。一項(xiàng)研究產(chǎn)生了OxOBand，一種富含外泌體、釋放氧氣的抗氧化傷口敷料，由抗氧化聚氨酯（PUAO）組成，這是一種具有持續(xù)釋放氧特性的高多孔冷凍凝膠，含有脂肪源性干細(xì)胞（ADSC）外泌體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，OxOBand在2周內(nèi)促進(jìn)更快的傷口閉合，增強(qiáng)膠原蛋白沉積，更快的再上皮化，增加血管生成和減少氧化應(yīng)激，以增強(qiáng)糖尿病傷口愈合，并可能導(dǎo)致治療糖尿病潰瘍的新療法?？蒲腥藛T開發(fā)了一種生物反應(yīng)性聚乙二醇（PEG）/DNA混合水凝膠，并加載了人類乳頭干細(xì)胞衍生的外泌體（SCAP-Exo），并發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)在正常和糖尿病條件下都能有效促進(jìn)骨骼再生?？蒲腥藛T將臍帶間充質(zhì)干細(xì)胞（UCMSC）外泌體（UCMSC-Exo）封裝在硫醇透明質(zhì)酸微凝膠中，并表明它們可以促進(jìn)骨關(guān)節(jié)炎（OA）軟骨修復(fù)和軟化軟骨細(xì)胞的恢復(fù)活力。