综述：探索人脐带间充质干细胞来源的细胞外囊泡在癌症免疫治疗中的治疗潜力

《Hormones & Cancer》：Exploring the therapeutic potential of human umbilical cord mesenchymal stem cells derived extracellular vesicles in cancer immunotherapy

本综述聚焦于人脐带间充质干细胞（hUCMSC）来源的细胞外囊泡（EVs）在癌症免疫治疗中的前沿进展。文章系统阐述了hUCMSC-EVs相较于其他来源（如骨髓、脂肪）MSC-EVs的独特优势（低免疫原性、高增殖潜能），及其通过传递microRNA（如miR-302a, miR-125b）调控关键信号通路（如PI3K/Akt、TLR4/NF-κB）以抑制肿瘤增殖、迁移并调节肿瘤微环境（TME）的双重作用。同时，综述也探讨了其作为药物递送载体的工程化潜力及临床转化面临的挑战。

　　

探索人脐带间充质干细胞来源的细胞外囊泡的癌症免疫治疗潜力

引言

间充质干细胞（MSCs）因其自我更新和多向分化潜能，在再生医学和癌症免疫治疗领域展现出广阔前景。其治疗效应主要归因于旁分泌活动，即通过释放细胞外囊泡（EVs）等生物活性分子来影响邻近细胞和微环境。在众多MSCs来源中，人脐带（尤其是华通氏胶）来源的MSCs（hUCMSCs）因其采集非侵入性、伦理接受度高、增殖能力强而备受关注。hUCMSCs释放大量的EVs（hUCMSC-EVs），这些纳米尺度的膜结构囊泡携带蛋白质、脂质、mRNA和非编码RNA（如miRNA），在细胞间通信中扮演关键角色。与MSCs相比，hUCMSC-EVs具有细胞游离、免疫原性更低、安全性更佳等优势，并且继承了MSCs固有的肿瘤靶向能力，使其成为抗癌治疗的有力候选者。

脐带来源细胞外囊泡在癌症治疗中的独特特性

hUCMSC-EVs在癌症治疗中引人注目，源于其独特的性质。作为纳米膜结构，它们封装多种生物活性分子，能够调节肿瘤微环境并进行细胞间通信。相较于全细胞疗法，hUCMSC-EVs具有更低的免疫原性和致瘤风险，使其成为向肿瘤部位直接递送治疗药物的更安全、高效的选择。

研究表明，hUCMSC-EVs能够抑制癌细胞增殖和迁移。例如，它们可通过传递miR-302a抑制子宫内膜癌细胞中AKT/Cyclin D1轴信号，从而降低癌细胞增殖和迁移能力。在乳腺癌和胰腺癌模型中，hUCMSC-EVs也显示出调控肿瘤行为的能力，既可抑制也可促进肿瘤进展，这凸显了其作用的环境依赖性。此外，hUCMSC-EVs能刺激树突状细胞激活细胞毒性T淋巴细胞，增强抗肿瘤免疫反应。

脐带来源与其他来源间充质干细胞的对比及其在癌症治疗中的作用

MSCs广泛存在于骨髓、脂肪、胎盘、牙髓等多种组织中。与其他来源（如骨髓来源MSCs, BM-MSCs；脂肪来源MSCs, AD-MSCs）相比，hUCMSCs及其EVs具有显著优势：脐带来源非侵入性、伦理友好、细胞增殖潜力大、旁分泌活性强。hUCMSC-EVs表现出低免疫原性，这与其低表达主要组织相容性复合体（MHC）分子、缺乏共刺激分子以及富含免疫耐受蛋白（如HLA-G, PD-L1）有关，使其更适合作为“现货”疗法。相比之下，BM-MSCs采集侵入性且增殖能力随供体年龄增长而下降，AD-MSCs的EVs cargo易受供体代谢状态影响，效果不一。因此，hUCMSC-EVs在癌症免疫治疗中展现出更优越的 therapeutic potential。

脐带来源细胞外囊泡对癌症及肿瘤微环境的影响

肿瘤微环境（TME）是影响癌症发生、发展和治疗抵抗的关键。hUCMSC-EVs通过多模式、组织依赖性的方式影响TME，其作用可归纳为五个主要方面：

1. 1.
   先天和适应性免疫细胞的调节：hUCMSC-EVs携带的miRNA、蛋白质等可重编程抗原呈递细胞和效应细胞，如驱动巨噬细胞极化，影响T细胞活性，从而增强或抑制抗肿瘤免疫。
2. 2.
   基质和内皮细胞重编程：通过影响癌症相关成纤维细胞（CAFs）和内皮细胞，hUCMSC-EVs改变细胞外基质（ECM）重塑、血管生成和血管通透性。例如，miR-125b可下调HIF-1α/VEGF信号抑制血管生成。
3. 3.
   对肿瘤细胞信号和表型的直接影响：hUCMSC-EVs递送的分子可调控肿瘤细胞增殖、凋亡、上皮-间质转化（EMT）、血管生成以及化疗敏感性。
4. 4.
   TME的代谢重编程：hUCMSC-EVs携带的酶和调控RNA可调节糖酵解、氧化应激等代谢过程，影响肿瘤生长。
5. 5.
   决定促瘤与抗瘤活性的因素：hUCMSC-EVs的双重作用受供体特征、组织来源、分离方法、预处理环境、工程化策略、给药途径和肿瘤生物学特性等多种变量影响。工程化EVs通常表现出更一致的抗肿瘤效果。

hUCMSC-EVs在癌症中信号通路机制的理解

hUCMSC-EVs通过影响多条信号通路来发挥抗肿瘤作用，其中PI3K/Akt、TLR4/NF-κB和ERK1/2通路是研究较多的。

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  hUCMSC-EVs通过递送肿瘤抑制性miRNA（如miR-302a靶向AKT/Cyclin D1轴）抑制肿瘤增殖和迁移。
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  在肺癌模型中，hUCMSC-EVs可通过激活TLR4/NF-κB通路减少炎症反应并诱导肿瘤细胞凋亡。
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  ERK1/2通路也被涉及，但其在癌症中的作用可能具有双重性。
  此外，hUCMSC-EVs能增敏化疗，例如通过递送miR-124增强替莫唑胺对胶质母细胞瘤的细胞毒性。它们还通过miR-125b等抑制血管生成，或通过miR-410等促进EMT和转移，再次强调其背景依赖性。工程化EVs，如装载靶向致癌基因KRAS^G12D的siRNA或化疗药物的EVs，在临床前模型中显示出优异的肿瘤抑制效果和靶向性。

hUCMSC-EVs在癌症及其他疾病中的治疗应用

hUCMSC-EVs的治疗应用已在多种癌症模型中得到探索：

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  胶质母细胞瘤（GBM）：hUCMSC-EVs递送miR-124可抑制U87 GBM细胞增殖、迁移，并增强其对替莫唑胺的敏感性。
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  乳腺癌：hUCMSC-EVs可通过上调miR-21-5p并下调ZNF367来抑制乳腺癌细胞迁移和侵袭，但也可能通过激活ERK通路促进EMT，取决于上下文。
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  胃癌：装载miR-13896的EVs通过靶向ATG2A抑制保护性自噬，诱导胃癌细胞凋亡。
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  胰腺导管腺癌（PDAC）：装载KRAS^G12DsiRNA的EVs可有效沉默致癌基因，抑制肿瘤生长。
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  肝癌：hUCMSC-EVs通过抑制EMT、减轻纤维化、促进肝再生来治疗肝细胞癌（HCC）和肝纤维化。
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  肾脏疾病：hUCMSC-EVs通过递送miR-148b-3p减轻内质网应激，保护肾小管细胞，并在肾癌中诱导癌细胞凋亡。
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  视网膜母细胞瘤和视网膜疾病：hUCMSC-EVs表现出肿瘤抑制和神经保护作用，并能穿过血-视网膜屏障。
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  前列腺癌：hUCMSC分泌组与脐带血血清（CBS）联用可调节前列腺癌细胞存活和运动。

hUCMSC-EVs相较于传统癌症免疫疗法的优势

与传统免疫疗法（如免疫检查点抑制剂ICIs、CAR-T细胞、NK细胞疗法）相比，hUCMSC-EVs具有多重优势：

1. 1.
   增强的安全性：无细胞特性避免复制和恶性转化风险；低免疫原性允许异体使用，无需HLA配型或免疫抑制，降低移植物抗宿主病（GvHD）风险。
2. 2.
   广泛的免疫调节作用：天然携带多种生物活性分子，可同时调节多条免疫通路；工程化潜力使其能集成靶向递送和免疫调节功能。
3. 3.
   卓越的肿瘤微环境调控：纳米尺寸和脂质双分子层结构使其能高效穿透肿瘤组织甚至血脑屏障；其生物活性货物可重编程TME中的多种细胞成分。
4. 4.
   可扩展且符合伦理的制造：脐带组织来源丰富、伦理争议小，hUCMSCs增殖能力强，可实现大规模、标准化生产，易于冷冻保存形成“现货”库。

然而，挑战依然存在，包括EVs生产的异质性、药代动力学不明确、潜在促瘤风险以及标准化制造流程的建立。

hUCMSC-EVs转化应用中的挑战与未来展望

当前挑战：hUCMSC-EVs的临床转化面临储存产量低、运输保存稳定性、潜在免疫排斥和致瘤性理论风险、供体间异质性、药代动力学不清以及标准化生产等障碍。

未来展望：尽管存在挑战，hUCMSC-EVs作为下一代治疗平台前景广阔。通过深入了解其分子机制、优化生物制造工艺、进行理性工程化设计，并开展严谨的临床前和临床研究，hUCMSC-EVs有望成为安全、有效、可扩展的无细胞治疗手段，在癌症免疫治疗及其他领域发挥重要作用。

结论

hUCMSC-EVs通过递送功能性生物分子（如microRNA、蛋白质、脂质）影响肿瘤进展和免疫反应，在癌症免疫治疗中展现出巨大潜力。其低免疫原性、无致瘤风险、卓越的肿瘤靶向和TME调控能力，使其优于传统细胞疗法。临床前研究表明，hUCMSC-EVs在多种癌症模型中能抑制肿瘤细胞增殖迁移，并具有广泛的免疫调节功能。通过整合机制见解、工程化策略和转化研究，hUCMSC-EVs有望成为连接细胞免疫疗法和纳米医学的创新平台，为未来癌症免疫治疗开辟新途径。